On the Structure of Energy-Efficient Power Grid of an Industrial Enterprise with Distributed Generation Sources

Authors

  • Yu. G. Kachan National University “Zaporizhzhia Polytechnic”
  • O. A. Shram National University “Zaporizhzhia Polytechnic”

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-175-4-54-59

Keywords:

distributed generation, power grid structure, renewable energy sources, wind turbines, solar power plant

Abstract

The widespread usage of distributed generation units based on renewable energy sources is leading to the transformation of traditional centralized power systems and the increasingly active implementation of sustainable energy. Efficient usage of renewable energy sources enables to unload local and distribution grids and significantly improve the reliability of electricity supply. At the same time, adverse energy overflows may occur, leading to additional power and voltage losses. In addition, distributed generation units connected to industrial power grids may also have a negative impact on the quality of electricity in them. Besides ,the traditional methods of mitigating the negative impact of distributed generation sources cannot always ensure the required quality of electricity and electromagnetic compatibility of consumers with the grid. Local microsystems, which have a modular structure and can operate both with a connection to the general power grid and in an isolated mode, allow for more efficient usage of renewable energy sources in the power grids of individual consumers.

The article proposes the structure of energy-efficient electrical grid of an industrial enterprise with sources of distributed generation. It is expedient to create three local interconnected grids: an alternative current grids to which AC wind turbines are connected without quality assurance units for the generated electricity and consumers who do not need high-quality electricity ; AC grids with high-quality electric supply, as well as direct current grids with the possibility of connecting photovoltaic installations, DC wind turbines and DC consumers. This approach greatly simplifies the integration of renewable energy sources into the grids of industrial enterprises, improves electromagnetic compatibility, and makes it unnecessary to ensure the quality of the entire volume of electricity consumed. In addition, the proposed power grid structure reduces unwanted power overflows and facilitates the creation of a unified control system based on Smart Grid communication technologies.

Author Biographies

Yu. G. Kachan, National University “Zaporizhzhia Polytechnic”

Dr. Sc. (Tech.), Professor, Professor of the Chair of Power Supply of Industrial Enterprises

O. A. Shram, National University “Zaporizhzhia Polytechnic”

Cand. Sc. (Tech.), Associate Professor, Head of the Chair of Power Supply of Industrial Enterprise

References

О. В. Кириленко, і А. В. Праховник, «Енергетика сталого розвитку: виклики та шляхи побудови,» Праці Інституту електродинаміки НАН України. Спеціальний випуск, с. 10-16, 2010.

M. F. Akorede, H. Hizam, and E. Pouresmaeil, “Distributed energy resources and benefits to the environment,” Renewable & Sustainable Energy Reviews, vol. 14, no. 2, pp. 724-734, Feb. 2010. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.025 .

S. Mane, “Advancements in gas turbine engine technology: A conceptual aspect,” International Journal of Enhanced Research Science Technology & Engineering, vol. 12, no. 7, pp. 37-41, 2023.

R. De Robbio, “Micro Gas Turbine Role in Distributed Generation with Renewable Energy Sources,” Energies, vol. 16, no. 2, p. 704, Jan. 2023, https://doi.org/10.3390/en16020704 .

О. В. Кириленко, «Заходи та засоби перетворення енергетики України на інтелектуальну екологічно безпечну систему,» Вісник НАН України, № 3, с. 18-23, 2022.

О. М. Довгалюк, О. П. Лазуренко, Ш. Н. Саїдов, і І. С. Яковенко, «Вплив відновлюваних джерел енергії на роботу електроенергетичної системи,» Енергоефективність та енергетична безпека електроенергетичних систем (EEES-2018), матеріали ІІ Всеукр. наук.-техн. конф., с. 52-54, 2018.

В. О. Комар, Н. В. Остра, О. В. Кузьмик, і С. В. Гуцол, «Оцінка впливу розосередженого генерування на режим розподільних електричних мереж,» Наукові праці ДонНТУ. Серія: «Електротехніка і енергетика», № 1(13), с. 104-107, 2013.

O. Dovgalyuk, H. Omelianenko, R. Bondarenko, I. Yakovenko, S. Saidov, and I. Strilyaniy, “Analysis of operation modes of electric networks with solar power plants,” Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), proceedings of 2020 IEEE 4th International Conference, pp. 196-201, 2020, https://doi.org/10.1109/IEPS51250.2020.9263215 .

O. Dovgalyuk, H. Omelianenko, R. Bondarenko, I. Yakovenko, S. Saidov, and Y. Pryvalov, “Analysis of the impact of wind power plants on electric networks operation modes,” KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek): proceedings of 2021 IEEE 2nd International Conference, pp. 695-700, 2021, https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570008 .

О. В. Кириленко, В. В. Павловський, та Л. М. Лук’яненко, «Технічні аспекти впровадження джерел розподільної генерації в електричних мережах,» Технічна електродинаміка, № 1, с. 46-53, 2011.

І. А. Козакевич,і М. Г. Котякова, «Аналіз впливу джерел розосередженої генерації на якість електричної енергії,» Вісник Криворізького національного університету, № 52, с. 175-179, 2021.

П. Д. Лежнюк, В. О. Комар, та О. В. Сікорська, Розосереджене генерування в задачах підвищення енергоефективності розподільних електричних мереж, монографія, Вінниця: ВНТУ, 2023, 195 с.

С. П. Денисюк, та М. В. Рибій, «Формування складових оптимізаційних процедур в системах енергопостачання з гнучкою генерацією та активними споживачами енергії,» Вчені записки ТНУ імені В. І. Вернадського. Серія: технічні науки, № 2, т. 31(70), ч. 1, с. 237-242, 2020.

П. Д. Лежнюк, і О. А. Буславець, «Застосування Smart Grid технологій для балансування режимів в локальних електричних системах,» Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства. Серія «Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України», № 195, с. 3-6, 2018.

К. М. Карталапов, і В. В. Чижевський, «Розподілена генерація та Smart Grid,» International scientific e-journal ΛΌГOΣ. ONLINE, № 16, 2020. https://doi.org/10.36074/2663-4139.16.08 .

Стогній Б. С., Кириленко О. В., та Денисюк С. П., «Інтелектуальні електричні мережі електроенергетичних систем та їхнє технологічне забезпечення,» Технічна електродинаміка, № 6, с. 44-50, 2010.

A. Brem, M. M. Adrita, D. T. J. O’Sullivan, and K. Bruton, “Industrial smart and micro grid systems – A systematic mapping study,” Journal of Cleaner Production, vol. 244, p. 118828, Jan. 2020, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118828 .

T. L. Saaty, “The Analytic Hierarchy and Analytic Network Processes for the Measurement of Intangible Criteria and for Decision-Making,” in Springer eBooks Multiple Criteria Decision Analysis: State of the Art Surveys, 2006, pp. 345-405. https://doi.org/10.1007/0-387-23081-5_9 .

S. Shevchenko, and N. Savchenko, “Analysis of risks while connecting to the power supply system of the administrative building of the kinetic energy storage unit for the purpose of load regulation,” Вісник Тернопільського національного технічного університету, № 3(87), с. 117-126, 2017.

Кабінет Міністрів України, Розпорядження № 373-р від 21.04.2023 р. «Енергетична стратегія України на період до 2050 року» [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/373-2023- %D1 %80#Text .

Національна рада з питань відновлення України від наслідків війни. «Проект Плану відновлення України. Матеріали робочої групи «Енергетична безпека» затверджено 01.07.2022. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://recovery.gov.ua .

Ю. Г. Качан, і О. А. Шрам, «Щодо доцільної схеми приєднання відновлюваних джерел енергії до промислових електромереж,» Відновлювана енергетика, вип. 2(73), с. 11-17, 2023, https://doi.org/10.36296/1819-8058.2023.2(73).11-17 .

Ю. Г. Качан, і О. А. Шрам, «Оцінка маневрових можливостей електронавантажень промислових підприємств,» Електромеханічні і енергозберігаючі системи, вип. 2(58), с. 17-23, 2022, https://doi.org/10.30929/2072-2052.2022.2.58.17-23.

Ю. Г. Качан, О. А. Шрам, і А. В. Свергун, «Можливості зменшення впливу ЧРП на якість електроенергії в мережах підприємств та вартості його використання,» Електротехніка та електроенергетика, № 3, с. 26-32, 2022, https://doi.org/10.15588/1607-6761-2022-3-3 .

Downloads

Abstract views: 55

Published

2024-08-30

How to Cite

[1]
Y. G. Kachan and O. A. . Shram, “On the Structure of Energy-Efficient Power Grid of an Industrial Enterprise with Distributed Generation Sources”, Вісник ВПІ, no. 4, pp. 54–59, Aug. 2024.

Issue

No. 4 (2024)

Section

ENERGY GENERATION, ELECTRIC ENGINEERING AND ELECTROMECHANICS

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  • Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
  • Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
  • Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).