РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID
The basic management systems and functional connections in distributed energy management system construction for local Microgrid systems investigated. Analyzed DSM key elements and tools for local area networks. A generalized structure of DSM elements coordination for local Microgrid. The expediency...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/881 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870202640073228288 |
|---|---|
| author | Опришко, В.П. |
| author_facet | Опришко, В.П. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "В.П. Опришко",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. І. Сікорського», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна"
}
] |
| author_sort | Опришко, В.П. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-12-24T16:12:29Z |
| description | The basic management systems and functional connections in distributed energy management system construction for local Microgrid systems investigated. Analyzed DSM key elements and tools for local area networks. A generalized structure of DSM elements coordination for local Microgrid. The expediency of Frize power for assessment of power supply modes regulation effectiveness showen. References 4, figure 1, tables 2. |
| doi_str_mv | 10.15407/techned2016.04.077 |
| first_indexed | 2026-06-16T01:13:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 77
УДК 621.31
РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID
В.П. Опришко
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»,
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна.
E-mail: v.opryshko@kpi.ua
Досліджено основні типи систем керування та їхні функціональні зв’язки при побудові розподіленої системи
енергетичного менеджменту в локальних Microgrid системах. Проаналізовано ключові елементи системи ке-
рування попитом та її інструментарій для локальних мереж. Представлено узагальнену структуру координа-ції
елементів системи керування попитом для локальних Microgrid систем. Показано доцільність застосування
потужності Фризе для оцінки ефективності регулювання режимів електропостачання. Бібл. 4, табл. 2, рис. 2.
Ключові слова: Microgrid, Demand Side Management, керування попитом.
Сучасні тенденції розвитку Smart Grid систем спрямовані на інтелектуалізацію існуючих електро-
постачальних мереж та створення локальних Microgrid систем, забезпечення високого рівня надійності та якості
електроенергії [4]. В рамках реалізації концепції Smart Grid важливу роль у вирішенні технічних та технологіч-
них задач, які виникають при практичній реалізації даної концепції відіграє силова електроніка.
Однією з ключових функціональних характеристик Smart Grid є створення наступних систем керуван-
ня: організації розподілення електроенергії (DMS), керування енергоспоживанням (EMS), керування даними
ви-мірювання (MDMS), керування релейним захистом (PRC), автоматизованої системи контролю та збору да-
них (SCADA) та інші [3]. Для забезпечення оптимального рівня покриття та формування графіків електричного
на-вантаження з подальшим ефективним регулюванням режимів споживання необхідно створити комплексну
ін-телектуальну розподільну систему керування (DEMS). Така система має включати в себе як систему енерге-
тич-ного менеджменту (EMS), що стає розподіленою (D-EMS), так і систему, яка використовує дієві програми з
керування попиту на електроенергію, що за кордоном отримала назву Demand Side Management (DSM).
У локальних розосереджених системах Microgrid інструментарій DSM представлений не лише алгорит-
мами дій нормативно-правового характеру при регулюванні «поведінки» навантаження, а й механізмами пря-
мого доступу до керування навантаженнями на рівні технологічних процесів [2]. Це визначає необхідність точ-
ного регулювання енергопроцесів в Microgrid з врахуванням вимог до якості електроенергії, надійності та ста-
більності електропостачання.
Мета статті – аналіз систем керування у локальних Microgrid системах, формування узагальненої струк-
тури керування попитом, зокрема з використанням неактивної потужності ФQ як міри оцінки ефективності
регулювання режимів електропостачання.
Проведений аналіз показав: сучасні DEMS ґрунтуються на інтегральному підході до їх реалізації і охо-
плюють організаційні та технічні заходи для вирішення поставлених завдань; при регулюванні необхідно вра-
ховувати чотири фактори "базової моделі" енергетичного менеджменту, що дозволяє включити велику кіль-
кість відновлювальних джерел енергії в локальні Microgrid системи та керовані навантаження (табл. 1).
Таблиця 1
№ з/п Фактор Особливості моделі енергетичного менеджменту
1 Пропозиція Традиційні види генерації та відновлювальні джерела енергії
2 Попит Домогосподарства, підприємства та офіси, зарядні станції для електромобілів, зро-
стання кількості яких очікується в найближчому майбутньому
3 Зберігання Для зменшення відхилень від прогнозованого рівня попиту на електроенергію та
отримання електроенергії від об’єктів аккумулювання електро- та теплової енергії
4 Контроль Функції оптимізації шляхом координації трьох факторів через підвищення надій-
ності мережі, якості генерації, керування попитом і надійності постачання
Загалом DSM для локальних систем Microgrid розділяються на два класи підзавдань: методи енерго-
ефективності (EE) та керування попитом (Demand response (DR) або Load management (LM) [3, 4].
Для Microgrid важливо забезпечити два типи програм керування попитом – на основі цінових сигналів і
техніко-економічних вимог. Для локальних Microgrid систем підходять наступні механізми: тариф в режимі
реального часу (RTP ), тариф для критичного пікового періоду (CPP), тариф, диференційований за зонами доби
(TOU), тариф на непікові періоди при зниженні споживання в піку (PTR), безпосереднє керування навантажен-
ням (DLC), програми добровільного короткочасного зниження пікового навантаження, послуга сервіс-
© Опришко В.П., 2016
78 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4
провайдерів по агрегації зміни попиту та побудова сумарного графіка навантаження з урахуванням програм
керування попиту. Такий підхід передбачає реалізацію в системі енергетичного менеджменту відповідних су-
часних законів керування, в тому числі мультиагентного підходу на вищих рівнях ієрархії (рис. 1, рис. 2).
Керування в Microgrid має реалізувати цілу низку DSM програм шляхом надання різних сервісів відпо-
відно до ситуації і вимог укладених контрактів, зокрема, кооперацію EV-EMS, FEMS і HEMS та прогнозування
споживання та попиту та збір інформації про економію енергії. Розгляд різних типів енергетичного менеджмен-
ту згідно концепції Smart Grid дозволив класифікувати сервіси DSM за рівнем системи. Узагальнена нами за
результатами аналізу [3, 4] структура DSM представлена на рисунку, містить низку основних сервісів DSM. В
табл. 2 наведено рівень елементів системи, для якого ці сервіси призначені.
Таблиця 2
Рівень сис-
теми Елементи системи Cервіси DSM
Відновлювані джерела Генератор Акумуляторні станції EMS – система енергетичного менеджменту
DMS – система організації розподілення електроенергії
CEMS – централізована система енергетичного менеджменту
D-EMS розподілена система енергетичного менеджменту
Розподільні
мережі
Розосереджений енерге-
тичний менеджмент
DSM – розосереджена система керування попитом
HEMS – система енергетичного менедженту домогосподарства
AMI – розширена інфраструктура виміру
FEMS/BEMS – система керування енергетичними процесами у
виробничому та комерційному секторах
Cпоживач Споживач
EV-EMS система енергетичного менеджменту електричних
транспортних засобів
Важливою стороною функціонування DSM є кількісна оцінка різниці поточного рівня електроспожи-
вання відносно оптимального з врахуванням контрольованого рівня неоптимального споживання. Як один із
способів такої оцінки для Microgrid доцільно використати потужність Фризе ФQ [1].
Аналіз інформації зі стороною попиту або стороною споживача щодо рівнів електроспоживання (на-
приклад, для FEMS/BEMS) здійснюється з метою забезпечення постачання, збору інформації щодо збереження
енергії та для реалізація програм зі зниження пікового споживання та перенесення пікових годин шляхом на-
дання цілої низки сервісів згідно з умовами і обмеженнями в контракті постачання.
Сторона системи або сторона мережі включає в себе безпосередньо генератори та системи постачання
електроенергії та функції пов’язані з експлуатацією електропостачальних мереж. Координація інформаційних
сигналів між системою керування DSM, представленою на рис. 1, та стороною мережі здійснюється через ін-
терфейс прикладного програмування (API), в якому доступні бібліотеки та сервіси вищих систем: керування
мереж, виміру, метеорологічних, та споживачів. В свою чергу, сторона споживача включає в себе домогоспо-
дарства, промислові об’єкти, станції заряджання електротранспорту і використовує інтерфейс (I/F), який вклю-
чає в себе системи: HEMS, DEMS, EV-EMS, і також використовує інфраструктуру API.
Рис.1 Рис. 2
Синтез системи керування DSM та системи керування Microgrid, зображеної на рис. 2, забезпечує надання
точних прогнозів і планів споживання енергії на наступний день шляхом використання наявної потужності, даних
попереднього рівня електроспоживання та прогнозу погоди. Система контролює бажаний рівень енергозбережен-
ня та енергоефективності, рекомендовані моменти часу перенесення використання пікових навантажень; може
надавати різні послуги, наприклад, фінансового стимулювання в залежності від часу та потужності споживання.
При оцінці поточного рівня електроспоживання вираз для неактивної потужності Фризе 2 2 2
ФQ S P= −
є фактично квадратичною мірою нев’язки між повною S та активною потужністями P . Навіть при відсутності
реактивних елементів на інтервалі регулювання тТ матиме місце співвідношення 0Ф >Q при нерівномірності
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 79
протікання процесів. Застосування ФQ для оцінки нерівномірності процесів покажемо на прикладі режиму, що
характеризується діючими значеннями напруги iU та струму іI , ni ...,,1= , iT – тривалість і-го інтервалу та
00IUP = , де 0U , 0I – усереднені значення напруги та струму. При умові 1φcos = для інтервалу гт ТТ > , де
гТ – період електромережі, можна записати вираз для потужності Фризе ФQ у вигляді
2
0
2
0
1
2
1
2
Ф IU
T
TI
T
TUQ
n
j
i
j
n
i
i
i −⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= ∑∑
==
. (1)
Якщо ввести позначення /TTii =δ ; 1δ
1
=∑
=
n
i
i , то величина ФQ визначається із співвідношення
2
11
2
1
2
Ф δδδ )I(U-IUQ
n
i
iii
n
i
ii
n
i
ii ∑∑∑
===
⋅= . (2)
Величина PQ /Ф характеризує ефективність регулювання та визначає рівень неоптимальністі передачі
енергії з точки зору усунення її втрат.
Таким чином, при регулюванні режимів в локальних системах Microgrid функція комплексної інтелек-
туальної розподільної системи DEMS має поєднувати функції EMS і DSM, що важливо врахувати при побудові
систем керування та використання в якості критерію неоптимальності процесів такої енергетичної характерис-
тики оцінки оптимальності, як неактивна потужність Фризе.
1. Жуйков В.Я., Денисюк С.П. Енергетичні процеси в електричних колах з ключовими елементами. –
К. :Текст, 2010. – 264 с.
2. Інтелектуальні електроенергетичні системи: елементи і режими. – К: Ін-т електродинаміки НАН
України, 2014. – 408 с.
3. Herb Wade. Introduction to Demand Side Management. − Demand Side Management Workshop, Republic
of Palau, 2010. – 65 р.
4. Smart Power Grids. Talking about a Revolution. – IEEE Emerging Technology Portal, 2009 – 8 р.
РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ В ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ MICROGRID
В.П. Опрышко
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина. E-mail: v.opryshko@kpi.ua
Исследованы основные системы управления и их функциональные связи при построении распределенной системы энерге-
тического менеджмента в локальных Microgrid системах. Проанализированы ключевые элементы системы управления
спросом и ее инструментарий для локальных сетей. Представлена обобщенная структура координации элементов систе-
мы управления спросом для локальных Microgrid сетей. Показана целесообразность применения мощности Фризе для оцен-
ки эффективности регулирования режимов электроснабжения. Библ. 4, табл. 2, рис. 1.
Ключевые слова: Microgrid, DSM, управления спросом
POWER SUPPLY MODE CONTROL IN THE LOCAL MICROGRID SYSTEM
Opryshko V.P.
National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute",
pr. Peremohy, 37, Kyiv, 03056, Ukraine. E-mail: v.opryshko@kpi.ua
The basic management systems and functional connections in distributed energy management system construction for local
Microgrid systems investigated. Analyzed DSM key elements and tools for local area networks. A generalized structure of DSM
elements coordination for local Microgrid. The expediency of Frize power for assessment of power supply modes regulation
effectiveness showen. References 4, figure 1, tables 2.
Keywords: Microgrid, DSM, demand response.
1. Zhuikov V.Ya., Denysiuk S.P. Energy processes in electrical systems with key elements. – Kyiv: Text, 2010. – 264 p. (Ukr)
2. Intelligent power grids, elements and modes. – Kyiv: Institute of Electrodynamics of NAS of Ukraine, 2014. − 408 p. (Ukr)
3. Herb Wade. Introduction to Introduction to Demand Side Management Demand Side Management. − Workshop Republic of
Palau, 2010.
4. Smart Power Grids.Talking about a Revolution. – IEEE Emerging Technology Portal, 2009.
Надійшла 03.02.2016
Остаточний варіант 18.05.2016
|
| id | techned_org_ua-article-881 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:13:44Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/c1/5b84e22839bc2684aeee86d2645913c1.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-8812022-12-24T16:12:29Z POWER SUPPLY MODE CONTROL IN THE LOCAL MICROGRID SYSTEM РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID Опришко, В.П. Microgrid Demand Side Management demand response Microgrid Demand Side Management керування попитом The basic management systems and functional connections in distributed energy management system construction for local Microgrid systems investigated. Analyzed DSM key elements and tools for local area networks. A generalized structure of DSM elements coordination for local Microgrid. The expediency of Frize power for assessment of power supply modes regulation effectiveness showen. References 4, figure 1, tables 2. Досліджено основні типи систем керування та їхні функціональні зв’язки при побудові розподіленої системи енергетичного менеджменту в локальних Microgrid системах. Проаналізовано ключові елементи системи керування попитом та її інструментарій для локальних мереж. Представлено узагальнену структуру координації елементів системи керування попитом для локальних Microgrid систем. Показано доцільність застосування потужності Фризе для оцінки ефективності регулювання режимів електропостачання. Бібл. 4, табл. 2, рис. 2. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2016-06-21 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/881 10.15407/techned2016.04.077 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2016): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 077 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2016): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 077 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2016.04 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/881/758 Авторське право (c) 2022 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Microgrid Demand Side Management керування попитом Опришко, В.П. РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID |
| title | РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID |
| title_alt | POWER SUPPLY MODE CONTROL IN THE LOCAL MICROGRID SYSTEM |
| title_full | РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID |
| title_fullStr | РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID |
| title_full_unstemmed | РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID |
| title_short | РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ В ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМАХ MICROGRID |
| title_sort | регулювання режимів електропостачання в локальних системах microgrid |
| topic | Microgrid Demand Side Management керування попитом |
| topic_facet | Microgrid Demand Side Management demand response Microgrid Demand Side Management керування попитом |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/881 |
| work_keys_str_mv | AT opriškovp powersupplymodecontrolinthelocalmicrogridsystem AT opriškovp regulûvannârežimívelektropostačannâvlokalʹnihsistemahmicrogrid |