ЛОКАЛЬНІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ З АКТИВНИМ СПОЖИВАЧЕМ: МЕТОДИ ПОБУДОВИ ТА АЛГОРИТМИ ЇХ ФУНКЦІОНУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2018.164244Ключові слова:
локальні системи електропостачання, електрична мережа, агрегатор, мультиагентна система, активний споживач, оптимізація, Smart Grid, MicrogridАнотація
На основі аналізу зарубіжних літературних джерел виконано їх класифікація за основними задачами модернізації локальних енергосистем згідно положень концепції Smart Grid. Дана коротка характеристика розвитку локальних електроенергетичних систем з наявністю розосередженої генерації та активних споживачів, а також наслідків їх взаємодії з центральною енергосистемою. Розглянуто роль активного споживача як суб’єкта електроенергетичної системи, який спроможний своїми діями суттєво впливати на її стан. Досліджено методи побудови локальних електроенергетичних систем та особливості їх функціонування. Проаналізовано можливості впровадження результатів розвитку локальних електроенергетичних систем з точки зору їх керування, схемних рішень, оптимізації енергетичних процесів та взаємовпливу елементів електричних мереж в умовах України. Наведено моделі ринкових процесів на локальних лібералізованих ринках електроенергії та механізм проведення аукціону на ринку електроенергії. Розкрито роль агрегатора як суб’єкта локального енергетичного ринку та його можливостей в керуванні попитом на енергоресурси та запропоновано оптимальні рішення з модернізації енергетичних процесів на різних ієрархічних рівнях електричної системи. З точки зору керування кінцевим споживачем розглянуто чотирьохшарову структуру взаємодії споживачів електроенергії з елементами електромережі на соціальному, інформаційному та технологічному рівнях. Наведено принцип компенсації реактивної потужності з метою підвищення надійності мережі та показників якості електроенергії. Розглянуто принципи побудови мультиагентних систем керування, її переваги порівняно з іншими системами інтелектуального керування енергетичними процесами, можливості та архітектуру побудови.Посилання
Ye Cai, Tao Huang, Ettore Bompard, Yijia Cao, Yong Li, “Self-Sustainable Community of Electricity Prosumers in the Emerging Distribution System,” IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, Vol.: 8, Issue: 5, pp.2207 – 2216, September 2017, DOI: 10.1109/TSG.2016.2518241.
Dimitrije Kotur, Nikola Rajakovic, “Optimal reconfiguration of distribution network with participation of distributed electricity prosumers,” Power Systems Department, University of Belgrade, School of Electrical Engineering, Belgrade, Serbia, 2016.
Zhenyu Zhou, Chuntian Zhang, Chen Xu, Fei Xiong, Yan Zhang, Tariq Umer, “Energy-Efficient Industrial Internet of UAVs for Power Line Inspection in Smart Grid,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS, No 6. June 2018.
Juan Miguel Gonzalez L ́opez, Edris Pouresmaeil, Claudio A. Ca ̃nizares, Kankar Bhattacharya, Abolfazl Mosaddegh, Bharatkumar V. Solanki “Smart Residential Load Simulator for Energy Management in Smart Grids,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, No 2, February 2019.
Oktoviano Gandhi, Wenjie Zhang, Carlos D. Rodr ́ıguez-Gallegos, Monika Bieri, Thomas Reindl, Dipti Srinivasan. “Analytical Approach to Reactive Power Dispatch and Energy Arbitrage in Distribution Systems With DERs” // IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, No 6. November 2018.
Laihyuk Park, Seohyeon Jeong , Joongheon Kim, Sungrae Cho “Joint Geometric Unsupervised Learning and Truthful Auction for Local Energy Market,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 66, NO. 2, February 2019.
Luigi Martirano, Giuseppe Parise, Giacomo Greco, Matteo Manganelli, Ferdinando Massarella, Marta Cianfrini, Luigi Parise, Paolo di Laura Frattura, Emanuele Habib “Aggregation of users in a residential/commercial building managed by a building energy management system (BEMS),” IEEE Transactions on Industry Applications, Rome, Italy, Feb. 2019.
Chandrasekhar Yammani, Pankaj Prab “Collaborative demand response in smart electric grid with virtual system operator,” IET Smart Grid, pp.76 – 84, October 2018.
Yongli Wang, Yujing Huang, Yudong Wang, Haiyang Yu, Ruiting Du, Fuli Zhang, Fuwei Zhang “Optimal Scheduling of the Regional Integrated Energy System considering economy and environment”, IEEE Transactions on Industry Applications, September 2018.
Tao Chen, Wencong Su “Local Energy Trading Behavior Modeling With Deep Reinforcement Learning,” IEEE Access, pp 62806 – 6281418, October 2018.
Fotis D. Kanellos, “Real-Time Control Based on Multi-Agent Systems for the Operation of Large Ports as Prosumer Microgrids,” IEEE Access, pp. 9439 – 9452, 19 May 2017.
Changzheng Shao, Yi Ding, Pierluigi Siano, Zhenzhi Lin “A Framework for Incorporating Demand Response of Smart Buildings Into the Integrated Heat and Electricity Energy System,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, No 2. February 2019.
Mengmeng Yu, Seung Ho Hong, Yuemin Ding, Xun Ye, “An Incentive-Based Demand Response (DR) Model Considering Composited DR Resources,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, No 2. February 2019.
Gen M., Cheng R., “Genetic Algorithms and Engineering Design,” John Wiley & Sons, No1, 1997.
D. T. Nguyen, M. Negnevitsky, M. D. Groot, “Pool-based demand response exchange—Concept and modeling,” IEEE Trans. Power Syst., No 3, pp. 1677-1685, Aug. 2011.
Sara Yahia Altahir, Xiangwu Yan, Abuzaid Saeed Gadalla, “Active and reactive power sharing control strategy for VSGs in microgrid considering the different capacities of distributed energy resources,” IET Cyber-Physical Systems: Theory & Applications, vol.: 3 ,No: 3, pp. 167 - 173, 12th July 2018.
Gorkem Sen, Mustafa Baysal, “Multi Agent-Based Decentralized Control for Improving the Efficiency and Voltage Regulation in Smart Microgrid,” presented at 2018 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST). Sevilla, Spain, 18 October 2018.
Tiago Pinto, Ricardo Faia, Maria Navarro-Caceres, Gabriel Santos, Juan Manuel Corchado, Zita Vale, “Multi-Agent-Based CBR Recommender System for Intelligent Energy Management in Buildings,” IEEE Systems Journal, Volume: 13, Issue: 1, pp. 1084 - 1095, November 2018, DOI: 10.1109/JSYST.2018.2876933.
Jingang Lai, Xiaoqing Lu, Xin Li, Ruo-Li Tang, “Distributed Multiagent-Oriented Average Control for Voltage Restoration and Reactive PowerSharing of Autonomous Microgrids,” IEEE Access, Vol.: 6, pp. 25551 – 25561, 25 April 2018.
Arvind Kumar, Lokesh Tiwari, Devendra Somwanshi, “Design Architecture and Optimization of Multi Agent based Smart Grid,” presented at 2018 IEEMA Engineer Infinite Conference (eTechNxT), New Delhi, India, 14 June 2018, DOI: 10.1109/ETECHNXT.2018.8385289.
Thomas Morstyn, , Branislav Hredzak, Vassilios G. Agelidis, “Network Topology Independent Multi-Agent Dynamic Optimal Power Flow for Microgrids With Distributed Energy Storage Systems,” IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, Vol. 9, No. 4, July 2018.
Nian Liu, Xinghuo Yu, Cheng Wang, Chaojie Li, Li Ma, Jinyong Lei “Energy-Sharing Model With Price-Based Demand Response for Microgrids of Peer-to-Peer Prosumers,” IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, Vol. 32, No. 5, SeptembeR 2017.
Shichang Cui, Yan-Wu Wang, Nian Liu “Distributed game-based pricing strategy for energy sharing in microgrid with PV prosumers,” IET Renewable Power Generation, 18th December 2017, doi: 10.1049/iet-rpg.2017.0570.
Jung-Sung Park, Hak-Ju Lee, Dae-Young Kim, “Challenges for utility with energy prosumer in Korea,” IET Renewable Power Generation, 12-15 June 2017.
Maxwell L. Little, S. F. Rabbi, Kevin Pope, John E. Quaicoe, “Unified Probabilistic Modeling of Wind Reserves for Demand Response and Frequency Regulation in Islanded Microgrids,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, Vol. 54, No. 6, December 2018.
Jeong-Won Kang, Le Xie, Dae-Hyun Choi, “Impact of Data Quality in Home Energy Management System on Distribution System State Estimation,” IEEE Access , 9 th February 2018.
Nur Mohammad, Yateendra Mishra, “Coordination of wind generation and demand response to minimise operation cost in dayahead electricity markets using bi-level optimisation framework,” IET Generation, Transmission & Distribution, 5th July 2018.
Peng-Yong Kong, “A Distributed Management Scheme for Energy Storage in a Smart Grid With Communication Impairments,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS, Vol. 14, No. 4, April 2018.
S. Rasoul Etesami, Walid Saad, Narayan B. Mandayam, H. Vincent Poor, “Stochastic Games for the Smart Grid Energy Management With Prospect Prosumers,” IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, Vol. 63, No. 8, August 2018.
Xiaohe Yan, Chenghong Gu, Heather Wyman-Pain, Furong Li, “Capacity Share Optimization for Multiservice Energy Storage Management Under Portfolio Theory,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, Vol. 66, No. 2, February 2019.
Xuanyu Cao , Junshan Zhang, H. Vincent Poor, “Joint Energy Procurement and Demand Response Towards Optimal Deployment of Renewables,” IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN SIGNAL PROCESSING, Vol. 12, No. 4, August 2018.
Torsten Broeer, Francis K. Tuffner, Anaissia Franca, Nedjib Djilali, “A Demand Response System for Wind Power Integration: Greenhouse Gas Mitigation and Reduction of Generator Cycling,” CSEE JOURNAL OF POWER AND ENERGY SYSTEMS, Vol. 4, No. 2, June 2018.
Dan Wang, Liu Liu, Hongjie Jia, Weiliang Wang, Yunqiang Zhi, Zhengji Meng, Bingyu Zhou, “Review of Key Problems Related to Integrated Energy Distribution Systems,” CSEE JOURNAL OF POWER AND ENERGY SYSTEMS, Vol. 4, No. 2, June 2018.
Wayes Tushar, Chau Yuen, Hamed Mohsenian-Rad, Tapan Saha, H. Vincent Poor, Kristin L. Wood, “Transforming Energy Networks via Peer-to-Peer Energy Trading,” IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 35, Issue: 4, pp. 90 – 111, July 2018, DOI: 10.1109/MSP.2018.2818327.
Majid Majidi, Kazem Zare, “Integration of Smart Energy Hubs in Distribution Networks under Uncertainties and Demand Response Concept,” IEEE Transactions on Power Systems. 36. Kai Ma, Pei Liu, Jie Yang, Xiaomin Wei, Chunxia Dou, “Spectrum Allocation and Power Optimization for Demand-Side Cooperative and Cognitive Communications in Smart Grid,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, Volume: 15, Issue: 3, pp. 1830 – 1839, March 2019, DOI: 10.1109/TII.2018.2868868.
Ghezlane Halhoul Merabet, Mohamed Essaaidi, Mohamed El Brak, Driss Benhaddou, “Agent Based for Comfort Control in Smart Building,” IEEE Transactions on Power Systems.
Irena Dukovska, Nikolaos G. Paterakis, Han Slootweg, “Local Energy Exchange Considering Heterogeneous Prosumer Preferences,” published at 2018 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST), 18 October 2018, DOI: 10.1109/SEST.2018.8495865.
Li Ma, Nian Liu, Jianhua Zhang, Lingfeng Wang, “Real-time Rolling Horizon Energy Management for the Energy-Hub-Coordinated Prosumer Community from a Cooperative Perspective,” IEE Transactions on Power Systems, Volume: 34, Issue: 2, pp. 1227 – 1242, March 2019, DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2877236.
Shaun Howell, Yacine Rezgui , Jean-Laurent Hippolyte , Bejay Jayan, Haijiang Li, “Towards the next generation of smart grids: Semantic and holonic multi-agent management of distributed energy resources,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 77, Pages 193-214, September 2017, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032117304392.
“Electricity «Prosumers»,” Brief of the European Parliament, November 2016 http://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/BRIE/2016/593518/EPRS_BRI(2016)593518_EN.pdf.
“Operational, short-term and long-term optimization of the schedules of distributed energy in a locally regionalized power system,” Automation and IT in power engineering, No11, 2016 http://www.rtsoft.ru/press/articles/detail.php?ID=2929.
“Grid Interactive Microgrid Controllers and the Management of Aggregated Distributed Energy Resources (DER)”. EPRI 2015.
Aleksandr Kirilenko, Serhii Denysiuk, “Modern Tendencies of Conclusion and Management modes of Electroenergy Networks,” Energy saving. Power engineering. Energy audit, No9, vol.2, September 2018.
Serhii Denysiuk, “Guidelines of technological concepts of smart grid in power system,” POWER ENGINEERING: economics, technique, ecology, No1, 2014.
B. Stognii, O. Kyrylenko, O. Prahovnyk, S. Denysiuk, “The Evolution of Intelligent Electrical Networks and Their Prospects in Ukraine,” Technical Electrodynamics, No5, 2012.
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
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).
