Синтез та дослідження системи автоматичного керування розподілом потужності в енергомережі на основі концепції Smart Grid

Abstract

Об’єкт дослідження: уявна електрична мережа яка складається з різних джерел генерації (в т.ч і з відновлюваними джерелами енергії) та споживачів різного характеру та потужності. Предмет дослідження: модель системи автоматичного керування розподілом потужності в енергомережі. Мета дослідження: аналіз запитів від підприємств на купівлю доступної в електромережі потужності, та визначення найбільш оптимальної комбінації покупців електроенергії за певними критеріями. Задача дослідження: побудова децентралізованої системи керування електроенергією, де здійснюється контроль і моніторинг потужності джерел електроенергії та попиту у вигляді реалізації розподілу потужності на основі вільних торгів на умовно названій енергетичній біржі . Основними методами дослідження використаними для досягнення поставленої мети були: аналіз літературних джерел, декомпозиція, статистичний аналіз даних, імітаційне моделювання, децентралізоване керування. В роботі проаналізовано особливості електроенергетичної системи України та застосування в ній елементів Smart Grid систем. На підставі чого сформовані вимоги до моделі. За результатами роботи отримані наступні результати: 1. З метою синтезу й дослідження системи автоматичного керування розподілом потужності в енергомережі створена імітаційна модель системи, в основу якої закладені експериментальні діаграми потужностей, генерованих електростанціями, та споживаних гуртожитком та житловою будівлею. Варіювання властивостями виробників й споживачів електроенергії забезпечено через введення випадкової складової потужності з різними 4 характеристиками, випадковим характером зміни вартості електроенергії, що формується споживачами, а також різним часовим зсувом. формується споживачами, а також різним часовим зсувом. 2. АналізАналіз процесу розподілу потужності для невеликої кількості процесу розподілу потужності для невеликої кількості споживачів показав доцільність використання емпіричного алгоритму, коли споживачів показав доцільність використання емпіричного алгоритму, коли процес розподілу розділяється на два етапи. На першому етапі визначається процес розподілу розділяється на два етапи. На першому етапі визначається перелік пріоритетних споживачів на основі інтегрального перелік пріоритетних споживачів на основі інтегрального критерію, що критерію, що орієнтований не на максимальний прибуток, а на оптимальне відношення орієнтований не на максимальний прибуток, а на оптимальне відношення кількості затребуваної електроенергії та її вартості. Для гнучкості алгоритму кількості затребуваної електроенергії та її вартості. Для гнучкості алгоритму введені вагові коефіцієнти. На другому етапі розподіляється потужність, що введені вагові коефіцієнти. На другому етапі розподіляється потужність, що залишилась, серед звизалишилась, серед звичайних споживачів за критерієм максимального чайних споживачів за критерієм максимального прибутку методом повного перебору комбінацій споживачів. За рахунок прибутку методом повного перебору комбінацій споживачів. За рахунок попереднього скорочення споживачів на першому етапі ємність процедури попереднього скорочення споживачів на першому етапі ємність процедури повного перебору значно скорочується.повного перебору значно скорочується. ДослідженняДослідження системи автоматичного керування розподілом системи автоматичного керування розподілом потужності в енергомережі показало недосконалість запропонованого потужності в енергомережі показало недосконалість запропонованого алгоритму з точки зору значної кількості надлишкової електроенергії через алгоритму з точки зору значної кількості надлишкової електроенергії через оптимізацію за цілочисельними змінними, кількість яких є невеликою. Для оптимізацію за цілочисельними змінними, кількість яких є невеликою. Для вирішення цього недоліку введений запас за потужністю при її розподілі серед вирішення цього недоліку введений запас за потужністю при її розподілі серед звичайних споживачів, та проведене дослідження залежності від цього запасу звичайних споживачів, та проведене дослідження залежності від цього запасу нереалізованої та надлишкової кількості електроенергії, а також прибутку. нереалізованої та надлишкової кількості електроенергії, а також прибутку. Дослідження показалДослідження показало, що для розглянутих умов існує діапазон значень запасу о, що для розглянутих умов існує діапазон значень запасу за потужністю від 5 до 10%, де цей параметр є близьким до оптимального за за потужністю від 5 до 10%, де цей параметр є близьким до оптимального за критерієм максимального прибутку.критерієм максимального прибутку.