ТЕХНОЛОГІЇ ТА МЕТОДИ ОПТИМІЗАЦІЇ БАГАТОРІВНЕВИХ СИСТЕМ АКУМУЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Ігор Богойко

doi:10.20535/1813-5420.2.2025.328564

Автор(и)

Ігор Богойко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-6816-6352

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2025.328564

Ключові слова:

багаторівневі системи акумулювання, відновлювані джерела енергії, оптимізація енергосистем, інтелектуальні алгоритми керування, гібридні системи накопичення, стабільність розподілених мереж

Анотація

Розглянуто сучасні методи оптимізації багаторівневих систем акумулювання електроенергії у розподілених енергосистемах з інтеграцією відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Визначено ключові виклики, зокрема, нестабільність генерації ВДЕ та необхідність впровадження ефективних рішень для забезпечення стабільності і надійності енергопостачання.

Розглянуто застосування методів оптимізації, таких як динамічне програмування, прогнозне керування, генетичні алгоритми, алгоритми рою часток, а також підходи змішаного цілочислового програмування для задач визначення оптимального розміру, розташування та графіків зарядки/розрядки акумуляторів. Особливу увагу приділено викликам інтеграції ВДЕ з урахуванням екологічних аспектів, таких як зменшення викидів парникових газів, а також зниженню деградації батарей.

Наведено рекомендації щодо впровадження інтелектуальних систем управління для адаптації до змін у генерації та споживанні. Показано, що інтеграція сучасних алгоритмів оптимізації сприяє підвищенню стабільності мереж, ефективності енергоспоживання та екологічності систем енергозабезпечення.

Посилання

Denysiuk S.P., Strzelecki R., Bohiko I.I., Strzelecki N. Analysis of the features of effective implementation of solar power plants in local energy supply systems // Energy: Economics, Technology, Ecology. 2023. № 2. С. 7-25.

Denysiuk S.P., Lysyi V.V. Analysis of energy exchange processes in balancing the modes of energy supply systems with dispersed generation // Energy: Economics, Technology, Ecology. 2023. № 3. С. 7-22

M. Faisal, M. A. Hannan, P. J. Ker, and M. N. Uddin, “Backtracking Search Algorithm Based Fuzzy Charging-Discharging Controller for Battery Storage System in Microgrid Applications,” IEEE Access, vol. 7, pp. 159357–159368, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/access.2019.2951132.

M. A. Hannan, M. Faisal, P. Jern Ker, R. A. Begum, Z. Y. Dong, and C. Zhang, “Review of optimal methods and algorithms for sizing energy storage systems to achieve decarbonization in microgrid applications,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 131, p. 110022, Oct. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110022.

R. Nascimento et al., “Case Study of Backup Application with Energy Storage in Microgrids,” vol. 15, no. 24, pp. 9514–9514, Dec. 2022, doi: https://doi.org/10.3390/en15249514.

C. Schubert et al., “Hybrid Energy Storage Systems Based on Redox-Flow Batteries: Recent Developments, Challenges, and Future Perspectives,” Batteries, vol. 9, no. 4, p. 211, Mar. 2023, doi: https://doi.org/10.3390/batteries9040211.

I. E. Atawi, A. Q. Al-Shetwi, A. M. Magableh, and O. H. Albalawi, “Recent Advances in Hybrid Energy Storage System Integrated Renewable Power Generation: Configuration, Control, Applications, and Future Directions,” Batteries, vol. 9, no. 1, p. 29, Jan. 2023, doi: https://doi.org/10.3390/batteries9010029.

M. Usman Tahir, A. Sangwongwanich, D.-I. Stroe, and F. Blaabjerg, “Overview of multi-stage charging strategies for Li-ion batteries,” Journal of Energy Chemistry, vol. 84, pp. 228–241, Sep. 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.05.023.

Denysiuk S., Bielokha H., Bohoiko I., Piskarov V. Perspectives on the Application of Multi-Stage Charging Methods for Lithium-Ion Batteries // Perspectives of contemporary science: theory and practice. Proceedings of the 11th International scientific and practical conference. SPC “Sci-conf.com.ua”. Lviv, Ukraine. 2024. Pp. 314-319. URL: https://sci-conf.com.ua/xi-mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferentsiya-perspectives-of-contemporary-science-theory-and-practice-9-11-12-2024-lviv-ukrayina-arhiv/.

Denysiuk, S., Derevianko, D., Bohoyko, I. "Assessment of Uneven Electricity Withdrawal in Distribution and Utilization Systems with Battery Energy Storage" Technical Electrodynamics, 2025, No. 1, pp. 70–81. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2025.01.070.

Filip Logist, Fady Assassa, J. V. Impe, and W. Marquardt, “Exploiting grid adaptation and structure detection in multi-objective dynamic optimization problems,” Computer-aided chemical engineering/Computer aided chemical engineering, pp. 782–786, Jan. 2012, doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-444-59520-1.50015-4.

K. Deb and K. Deb, “Multi-objective Optimization,” Search Methodologies, pp. 403–449, Jul. 2013, doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-6940-7_15.

А. Behzadi, S. Holmberg, C. Duwig, F. Haghighat, R. Ooka, and S. Sadrizadeh, “Smart design and control of thermal energy storage in low-temperature heating and high-temperature cooling systems: A comprehensive review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 166, p. 112625, Sep. 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112625.

M. Schwenzer, M. Ay, T. Bergs, and D. Abel, “Review on model predictive control: an engineering perspective,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 117, no. 5–6, pp. 1327–1349, Aug. 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-021-07682-3.

V. Khare, S. Nema, and P. Baredar, “Solar–wind hybrid renewable energy system: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, pp. 23–33, May 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.223.

R. Fachrizal, M. Shepero, D. van der Meer, J. Munkhammar, and J. Widén, “Smart charging of electric vehicles considering photovoltaic power production and electricity consumption: A review,” eTransportation, vol. 4, p. 100056, May 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.etran.2020.100056.

H. Song et al., “Smart optimization in battery energy storage systems: An overview,” Energy and AI, vol. 17, pp. 100378–100378, Sep. 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.egyai.2024.100378.

Hopgood AA. Intelligent systems for engineers and scientists: a practical guide to artificial intelligence. CRC Press; 2021, http://dx.doi.org/10.1201/ 9781003226277.

Denysiuk S., Bohoiko I., Piskarov V. Optimisation of electric vehicle charging stations using balancing technologies in local power systems // Scientific achievements of contemporary society. Proceedings of the 5th International scientific and practical conference. Cognum Publishing House. London, United Kingdom. 2024. Pp. 217-225. URL: https://sci-conf.com.ua/v-mizhnarodna-naukovo-praktichna-konferentsiya-scientific-achievements-of-contemporary-society-5-7-12-2024-london-velikobritaniya-arhiv/