ANALYSIS OF ENERGY EXCHANGE PROCESSES WHEN BALANCING REGIMES ENERGY SUPPLY SYSTEMS WITH DISTRIBUTED GENERATION
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2023.289648Keywords:
energy supply systems, local electric power systems, renewable energy sources, distributed generation, mode balancing, flexibility, demand management, exchange capacity.Abstract
It is shown that maintaining a balance between the production and consumption of electric energy is an important condition for the stable operation of modern energy supply systems. The active increase in the share of renewable energy sources forces the use of new algorithms for balancing demand and supply, in particular, at the expense of flexibility. This implies the need to implement new technological solutions and approaches to balancing the modes of generation and consumption (the ability to quickly respond to changes in demand and supply), which, in turn, requires a detailed analysis of energy exchange processes in electric power systems.
It is recognized that there is a need for an in-depth analysis of the balance of energy components, and an assessment of electromagnetic compatibility in electric power systems, especially in the conditions of the growing influence of renewable energy sources on local electricity markets. Analysis of various factors influencing technological solutions and cooperation of different market parties are key components for developing effective management strategies and ensuring the stability of the electric power system.
The peculiarities of the analysis of energy exchange processes in local electric power systems with the determination of exchange capacities, which are integral characteristics of the influence of various factors of the non-acidity of electricity on exchange processes, are considered. It is proposed to balance the components of electric energy on the basis of exchange processes in controlled intersections of local electric power systems using the components of instantaneous power at each energetically constant state. The exchange processes in local electric power systems are analyzed with the selection of different modes of their operation, in particular, when assessing the level of electromagnetic compatibility of the elements of the local electric power systems.
The introduction of exchange capacities made it possible to develop indicators for assessing the level of electromagnetic compatibility of the elements of the local system. To estimate the share of consumers' contribution to the deterioration of the quality of electricity at the common connection point, an algorithm for evaluating the mutual influence of elements is proposed, with the allocation of the element's contribution to the distortion of electricity in the controlled intersection and the analysis of the magnitude of the influence of distorting factors on electromagnetic processes in the system element.
An optimization model for achieving the specified levels of balancing (flexibility) in local electric power systems with energy accumulators has been developed.
References
World Energy Transitions Outlook 2023: 1.5°C Pathway. – https://www.irena.org/Publications/2023/Mar/World-Energy-Transitions-Outlook-2023
Wang, K., Yu, J., Yu, Y., Qian, Y. A survey on energy internet: architecture, approach, and emerging technologies // IEEE Systems Journal. 2018. Vol. 12, № 3. P. 2403–2416.
Денисюк С.П., Стржелецьки Р. Формування складових інтелектуальної платформи керування енергетичними системами та мережами // Енергетика: економіка, технології, екологія. 2019. № 3. С. 7–22.
Conor E. Kelly, John A. Ging, Aman Kansal, Michael P. Walsh. Balancing Power Systems with Datacenters Using a Virtual Interconnector // IEEE Power and Energy Technology Systems Journal (Volume: three, Issue: 2, June 2016). P. 51–59.
Eddie Proffitt. Balancing the electricity system with demand side flexibility and storage. – https://powerresponsive.com/wp-content/uploads/2021/04/NG_MEUC-book-2021.pdf
https://www.renewableenergyworld.com/solar/balancing-a-renewable-grid-what-are-the-options/#gref
https://enerhodzherela.com.ua/analityka/Балансування енергетичної системи
Денисюк С.П. Особливості аналізу режимів роботи енергосистем у районах з альтернативними джерелами електроенергії вітровими електростанціями. / С.П. Денисюк, П.В. Махлін, О.А. Шрам, В.М. Слинько // Технічна електродинаміка. 2022. №1. С. 41–49.
Жаркин А.Ф., Денисюк С. П., Попов В. А. Системы электроснабжения с источниками распределенной генерации. Київ: Наукова думка. 2017. 230 с.
Кириленко О.В., Жуйков В.Я., Денисюк С.П. Використання динамічної тарифікації для оптимізації техніко-економічних показників ЛЕС на локальних ринках електроенергії // Технічна електродинаміка. 2022. № 3. С. 37–48.
Kaneva M., Popov Z., Stoilov D. Power Balancing in Electric Power System with Considerable Wind Power Penetration // Efficacité énergétique – sources d’énergies renouvelables – protection de l’environnement COFRET’12, Sozopol, Bulgarie, 14 August 2017.
https://ua-energy.org/uk/posts/balansuvannia-enerhosystemy-v-poshukakh-optymalnykh-rishen
https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Nov/IRENA_Power_system_ flexibility_1_2018.pdf
Cruz I., Ilić D.D., Johansson M.T. Using fexible energy system interactions amongst industry, district heating, and the power sector to increase renewable energy penetration // Energy Efciency. 2023. Published online: 23 June 2023, 16, Article number: 53 (2023). 22 p.
Semich Imprama, Secil Varbak Neseb, Bülent Oralb. Challenges of renewable energy penetration on power system flexibility: A survey // Oral Energy Strategy Reviews. Volume 31, September 2020; 100539 Operational Challenges towards Deployment of Renewable Energy.
Denysiuk, S., Derevianko, D. The cost-based DSM methods in ЛЕСs with DG sources. Paper presented at the 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2021 – Conference Proceedings, 544–548. doi:10.1109/KhPIWeek53812.2021.957009
Denysiuk, S., Zaichenko, S., Opryshko, V., Derevianko, D. Assessment of consumers power consumption optimization based on demand side management. EUREKA, Physics and Engineering, 2021(2), 19-31. doi:10.21303/2461-4262.2021.001689
Майснер Ф., Штіве К. Вимушені обмеження виробництва електроенергії з відновлюваних джерел як один з варіантів забезпечення гнучкості. Аналітична записка. - https://www.lowcarbonukraine.com/wp-content/uploads/PP4_09_2019_Curtailment_ukr.pdf
https://energypedia.info/wiki/Flexibility_(Power_System)
https://drawdown.org/solutions/grid-flexibility
Cochran, J., Miller, M., Zinaman, O., Milligan, M., Arent, D., Palmintier, B., O’Malley, M., Mueller, S., Lannoye, E., Tuohy, A., Kujala, B., Sommer, M., Holttinen, H., Kiviluoma, J., and Soonee, S. K. (2014). Flexibility in 21st Century Power Systems. 21st Century Power Partnership. URL: https://www.nrel.gov/docs/fy14osti/61721.pdf
Umar Taiwo Salman, Saifullah Shafiq, Fahad S. Al-Ismail, Muhammad Khalid. A Review of Improvements in Power System Flexibility: Implementation, Operation and Economics // Electronics 2022, 11(4), 581; https://doi.org/10.3390/electronics11040581
Гнучкість для енергосистеми майбутнього. Вирішення проблеми українського «зелено-вугільного» парадоксу / https://www.wartsila.com/docs/default-source/power-plants-documents/downloads/white-papers/europe /wartsila-flexibility-to-future-proof-the-ukrainian-power-system.pdf
Петрик І.М. Проблема ВДЕ – проблема не лише зелених тарифів, а довгострокове вирішення полягає не в їх урізанні / https://www.finnishenergyhub.com/post/renewable-problem-is-not-in-feed-in-tariffs
Лежнюк П.Д., Лисий В.М. Оцінювання впливу факторів, які впливають на енергоефективність ВДЕ під час балансування режимів електроенергетичних систем. – https://proceedings.vntu.edu.ua/index.php/proc/article/view/17/9
Кузнєцов М.П. Особливості комбінованих енергосистем з відновлюваними джерелами енергії. Київ: Інститут відновлювальної енергетики НАН України. 2022. 142 с.
Жуйков В.Я., Денисюк С.П. Енергетичні процеси в електричних колах з ключовими елементами. Київ: Текст, 2010. 264 с.
Денисюк С.П. Аналіз та оптимізація енергопроцесів у розосереджених електроенергетичних системах. Технічна електродинаміка. 2016. № 4. С. 62–64.
Кириленко О.В., Денисюк С.П., Буткевич О.Ф., Рибіна О.Б. Задачі забезпечення електромагнітної сумісності потужного електроенергетичного обладнання. Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Проблеми сучасної електротехніки». 2010. С. 61–68.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
