POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES
Most grids are outdated, both physically and in terms of the control methods they operate. Given the significant growth of end users, the amount of energy they consume, and their impact on the stability of the overall grid, the development of distributed energy resources and the integration of new g...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/522 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103898210533376 |
|---|---|
| author | Budko , V. Korotchenko , D. Belik , Milan Rubanenko , О. Budko, M. |
| author_facet | Budko , V. Korotchenko , D. Belik , Milan Rubanenko , О. Budko, M. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Budko ",
"institution": "National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine, Institute of Renewable Energy NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "D. Korotchenko ",
"institution": "National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "Milan Belik ",
"institution": "University of West Bohemia, Pilsen, Czech Republic, Czech Photovoltaic Association, Pilsen, Czech Republic"
},
{
"author": "О. Rubanenko ",
"institution": "Institute of Renewable Energy NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine, University of West Bohemia, Pilsen, Czech Republic"
},
{
"author": "M. Budko",
"institution": "National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine, Institute of Renewable Energy NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Budko , V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:21Z |
| description | Most grids are outdated, both physically and in terms of the control methods they operate. Given the significant growth of end users, the amount of energy they consume, and their impact on the stability of the overall grid, the development of distributed energy resources and the integration of new generation units using renewable energy sources are being encouraged. However, the installation of such nodes introduces changes to the established system of capacity and consumption distribution, which necessitates dynamic load and generation control. This article analyzes various schemes of microgrids, which are separate small nodes of the general power grid in which renewable energy sources are integrated, as well as their methods of influence on maintaining the quality of power supply in the grid. The advantages and disadvantages of these methods allow us to make informed decisions in practice to improve the efficiency of energy transmission in microgrids with integrated renewable energy installations and thus promote the use of solar generation for sustainable energy production. The problem of the fact that most of the photovoltaic installations that were introduced in previous years are grid-dependent, which makes it impossible for them to proactively contribute to grid stabilization in case of emergency conditions. As a result, this can be solved by voltage-generating inverter installations, since even in the event of a grid outage and the microgrid going offline, they can generate their own voltage and maintain power supply to all consumers of this subgrid. This paper presents the results of an analysis of scientific articles on the management of microgrids and generating plants, and proposes a method for managing multiple microgrids to improve the efficiency of the distribution system. These ideas require further research to find an effective method for controlling multiple nodes with different generating units, for further implementation in real distribution systems. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2025.2(81).18-27 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:39:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
18
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 621.3 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).18-27
МОЖЛИВОСТІ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ МІКРОМЕРЕЖ З СИСТЕМАМИ НА
ОСНОВІ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ
Отримано 17 бер. 2025 р.; рекомендовано до публікації 27 черв. 2025 р.
Доступно онлайн 30 черв. 2025 р.
Будько В. І.1, Коротченко Д. Є.2, Бєлік Мілан3,
Рубаненко О. О.4, Будько М. О.5
Автор для кореспонденції: Будько Василь,
e-mail: solar_budko@ukr.net
Анотація. Більшість мереж є застарілими як фізично, так
і щодо методів керування, якими вони оперують. Врахову-
ючи значне збільшення кількості кінцевих користувачів, а
також енергії, яку вони споживають, і їхній вплив на стій-
кість загальної мережі, стимулюється розвиток розподі-
лених енергетичних ресурсів, а також інтеграція нових ву-
злів генерації що використовують енергію відновлюваних
джерел. Проте встановлення таких вузлів змінює уста-
лену систему розподілу потужностей та споживання, а
отже, виникає потреба в динамічному керуванні наван-
таженням та генерацією. У цій статті аналізуються рі-
зні схеми роботи мікромереж, що є окремими невеликими
вузлами загальної енергомережі, в які інтегровано стан-
ції, що використовують відновлювані джерела енергії, а
також застосовувані методи впливу на підтримку якості
електропостачання в мережі. Переваги та недоліки цих
методів дозволяють на практиці приймати обґрунтовані рішення щодо підвищення ефективності пе-
редачі енергії в мікромережах з інтегрованими установками на основі ВДЕ і в такий спосіб сприяти ви-
користанню сонячної генерації для сталого виробництва енергії. Розглянуто проблематику того, що
більшість фотоелектричних установок, які були введені в попередні роки, є мережозалежними, що уне-
можливлює їх проактивний внесок у стабілізацію мережі в разі виникнення аварійного режиму. Як варі-
ант проблема може бути вирішена за рахунок інверторних установок, які формують напругу, оскільки
навіть у разі вимкнення мережі та переходу мікромережі в автономний режим вони можуть генеру-
вати власну напругу і підтримувати електрозабезпечення усіх споживачів цієї підмережі. У роботі на-
ведено результати аналізу наукових статей, присвячених керуванню мікромережами та генеруваль-
ними установками, а також запропоновано метод керування декількома мікромережами для
підвищення ефективності роботи системи розподілу. Сформульовані ідеї потребують подальшого до-
слідження для пошуку ефективного методу керування декількома вузлами з різними генерувальними
установками, для подальшої імплементації в реальні системи розподілу.
Ключові слова: відновлювані джерела енергії, фотоелектрична установка, акумулятор енергії, мікро-
мережа, динамічне навантаження.
POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED
ON RENEWABLE ENERGY SOURCES
Received Mar. 17, 2025; accepted Jun. 27, 2025
Available online Jun. 30, 2025
Budko V.1, Korotchenko D.2, Belik Milan3,
Rubanenko О.4, Budko M.5
Author for correspondence: Budko Vasyl,
e-mail: solar_budko@ukr.net
1 д-р техн. наук, професор
https://orcid.org/0000-0002-6219-4221
2 аспірант
https://orcid.org/0009-0001-1318-6444
3 PhD
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
4 д-р техн. наук, професор
https://orcid.org/0000-0002-2660-182X
5 Кандидат технічних наук, доцент
https://orcid.org/0000-0003-0928-1657
1, 2, 5 Національний технічний університет
України «Київський політехнічний інститут
імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна
1, 4, 5 Інститут відновлюваної енергетики
НАН України, м. Київ, Україна
3, 4 Університет західної Богемії, Плзень,
Чеська Республіка
3 Чеська асоціація фотовольтаїки, Плзень,
Чеська Республіка
4 Вінницький національний технічний уні-
верситет, Вінниця, Україна
1 Dr. of Science (Tech.), professor
https://orcid.org/0000-0002-6219-4221
2 Postgraduate student
https://orcid.org/0009-0001-1318-6444
3 PhD
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
4 Dr. of Tech. Sciences, professor
https://orcid.org/0000-0002-2660-182X
5 PhD, docent
https://orcid.org/0000-0003-0928-1657
19
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Abstract. Most grids are outdated, both physically and in terms
of the control methods they operate. Given the significant
growth of end users, the amount of energy they consume, and
their impact on the stability of the overall grid, the development
of distributed energy resources and the integration of new gen-
eration units using renewable energy sources are being encour-
aged. However, the installation of such nodes introduces
changes to the established system of capacity and consumption
distribution, which necessitates dynamic load and generation
control. This article analyzes various schemes of microgrids,
which are separate small nodes of the general power grid in
which renewable energy sources are integrated, as well as their
methods of influence on maintaining the quality of power supply
in the grid. The advantages and disadvantages of these meth-
ods allow us to make informed decisions in practice to improve
the efficiency of energy transmission in microgrids with inte-
grated renewable energy installations and thus promote the use
of solar generation for sustainable energy production. The prob-
lem of the fact that most of the photovoltaic installations that were introduced in previous years are grid-depend-
ent, which makes it impossible for them to proactively contribute to grid stabilization in case of emergency condi-
tions. As a result, this can be solved by voltage-generating inverter installations, since even in the event of a grid
outage and the microgrid going offline, they can generate their own voltage and maintain power supply to all
consumers of this subgrid. This paper presents the results of an analysis of scientific articles on the management
of microgrids and generating plants, and proposes a method for managing multiple microgrids to improve the
efficiency of the distribution system. These ideas require further research to find an effective method for control-
ling multiple nodes with different generating units, for further implementation in real distribution systems.
Keywords: renewable energy sources, photovoltaic installation, energy storage, microgrid, dynamic load.
Вступ. Через збільшення кількості кінцевих споживачів і
кількості приладів попит на електроенергію постійно
зростає. Очікується, що глобальне споживання електро-
енергії зростатиме найшвидшими темпами протягом
прогнозованого періоду 2025–2027 років [1] з огляду на
розвиток промислового виробництва, зростаюче вико-
ристання кондиціонерів, прискорення електрифікації та
збільшення кількості центрів обробки даних по всьому
світу. Глобальний попит на електроенергію зріс на 4,3 %
у 2024 році та, за прогнозами, дедалі зростатиме що-
року майже на 4 % до 2027 року. За прогнозами, протя-
гом наступних трьох років світове споживання електро-
енергії зросте на 3500 ТВт год, що значно більше, ніж
зростання на 2,5 % у 2023 році, коли значне зростання в
Китаї, Індії та Південно-Східній Азії було пом’якшене па-
дінням у країнах з розвинутою економікою.
Очікується, що, за існуючими прогнозами [1], зростання
виробництва електричної енергії за рахунок фотоелект-
ричних станцій дозволить покрити половину світового
приросту попиту на електричну енергію до 2027 року. У
2024 році глобальне виробництво сонячної фотоелект-
ричної енергії становило 2000 ТВт год, тобто 7 % світо-
вого виробництва електроенергії.
Перехід до чистої енергії є вирішальним кроком до
зменшення викидів парникових газів, запобігання гло-
бальному потеплінню та посилення боротьби зі змі-
ною клімату [2]. Виробництво електроенергії на тради-
ційних електростанціях, таких як нафтові, газові та
вугільні, стикається з серйозними екологічними про-
блемами через значні викиди вуглекислого газу [3]. Як
наслідок, енергетичний перехід від традиційної до від-
новлюваної енергетики є критично важливим. Ве-
деться подальша робота над тим, як здійснити плав-
ний перехід і запропонувати чисту доступну і надійну
електроенергію з ресурсів розподіленої генерації на
основі відновлюваних джерел.
Перехід від викопного палива до альтернативних джерел
енергії з низьким вмістом вуглецю, включно із сонячною
та вітровою енергією для отримання «зеленої» електрое-
нергії, а також біопаливом та воднем для отримання еко-
логічно чистих видів палива, стає обов’язковим [4]. Роз-
поділені енергетичні ресурси (РЕР) стимулюються та
підтримуються глобальним переходом до відновлюваної
енергії, оскільки більшість РЕР, особливо в автономних
сценаріях використання, покладаються на системи, що
працюють на відновлюваних джерелах енергії (ВДЕ). РЕР
може використовувати широкий спектр енергетичних ре-
сурсів і технологій, як у мережевих, так і в автономних си-
стемах використання. Як наслідок, системи розподіленої
генерації швидко розвиваються завдяки технологіям і по-
літиці, що сприяє істотному зростанню встановленої по-
тужності [5]. Крім того, перехід до систем що використо-
вують відновлювані джерела енергії, є ефективною
стратегією для боротьби зі зміною клімату, що дозволить
забезпечити екологічне постачання енергії майбутнім по-
колінням для задоволення їхніх енергетичних потреб.
3 PhD
https://orcid.org/0000-0002-9907-5365
4 Dr. of Science (Tech.), professor
https://orcid.org/0000-0002-2660-182X
5 PhD, docent
https://orcid.org/0000-0003-0928-1657
1, 2, 5 National Technical University of Ukraine
«Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»,
Kyiv, Ukraine
1, 4, 5 Institute of Renewable Energy NAS
Ukraine, Kyiv, Ukraine
3, 4 University of West Bohemia, Pilsen, Czech
Republic
3 Czech Photovoltaic Association, Pilsen, Czech
Republic
4 Vinnitsa National Technical University,
Vinnitsa, Ukraine
20
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Отже, інфраструктура енергосистем повинна зазнати зна-
чних модифікацій і модернізацій, щоб ефективно враху-
вати ці зміни.
Встановлення сонячної фотоелектричної системи разом
із системою зберігання (акумуляторами енергії) є ефек-
тивним рішенням, яке дає змогу користувачам змен-
шити свою залежність від мережі [6]. Споживачів, що
використовують електричну енергію з мережі, необхі-
дно враховувати при генерації та розподілі, тоді як спо-
живачі з власною сонячною генерацією здатні забезпе-
чити свої потреби самостійно. Зі зменшенням
залежності від мережі зменшується плата за електрое-
нергію.
Загалом проблеми, з якими стикаються під час переходу
на відновлювані джерела енергії, можна здебільшого
розділити на технічні та економічні. Технічні проблеми
переважно пов’язані зі стохастичністю ВДЕ, надійністю
мережі та обмеженням обʼєму накопичення енергії.
Тоді як економічні виклики полягають у доступності та
привабливості фінансових і юридичних аспектів для по-
тенційних інвесторів [7]. Стохастичність ВДЕ є однією зі
значних перешкод для широкого впровадження ВДЕ.
Така поведінка може порушити надійність мережі та
спричиняє потребу в системах накопичення енергії
(СНЕ). Ці системи допомагають збалансувати мережу,
оскільки дозволяють зберігати електроенергію, коли
вона доступна, і вивільняти її за наявності наванта-
ження. Крім того, традиційна інфраструктура мережі
стикається з серйозною проблемою, оскільки вона пот-
ребує не лише технологічної модернізації, а й модифі-
кації, щоб бути придатною для більшого проникнення
ВДЕ, інтегруючи передові системи управління та техно-
логії накопичення енергії для забезпечення стабільності
та надійності [7]. З економічного погляду енергетичний
перехід вимагає великих інвестицій, тобто великих по-
чаткових капіталовкладень, у передові технології та
нову інфраструктуру.
Електромережі старіють як у країнах, що розвива-
ються, так і в розвинених країнах [8]. Наслідки старіння
електромережі та її інфраструктури стають помітні-
шими, оскільки кількість відключень електроенергії
зростає. Старе обладнання схильне до збоїв, а старі ме-
тоди інженерного планування та експлуатації неефек-
тивні у вирішенні поточних завдань. Щоб краще справ-
лятися з поточними викликами, потрібна зміна
традиційних методів та підходів. Останнім часом кон-
цепції побудови системи були адаптовані для модер-
нізації електричної мережі, яку можна розглядати як
складну систему. Складна система є не централізова-
ною, а розподіленою та самоорганізованою. У цій
статті досліджуються різні моделі компонентів мікро-
мережі як складної системи.
Мікромережа – це мала електрична мережа, яка міс-
тить кілька будинків, накопичувачів енергії та розподі-
лених генераторів. Основною ідеєю мікромереж є мож-
ливість працювати та забезпечувати наявне
навантаження, навіть якщо основна мережа не постачає
електроенергію. Тобто блок накопичення енергії та роз-
поділена генерація постачатимуть електроенергію в
цьому разі, і якщо є надлишок у виробництві електрое-
нергії з відновлюваних джерел енергії, вона буде надхо-
дити до блоку накопичення енергії. Таким чином, елек-
трична мережа стає децентралізованою з погляду
контролю та виробництва і потребує створення нових
моделей, що відображатимуть динамічну поведінку мі-
кромережі.
Ізольовані сільські громади, які не працюють у мережі,
стикаються із серйозними проблемами в доступі до на-
дійної та сталої електроенергії. Доступні технології для
розробки стійкої електричної генерації залишаються ва-
жливим фокусом при розбудові мережі. Сонячна енер-
гетика, зокрема фотоелектричні системи, на сьогодні є
одним із найперспективніших відновлюваних джерел
енергії [8]. Ці системи стали дешевшими завдяки зни-
женню вартості фотоелектричних технологій та зрос-
танню конкуренції серед виробників.
Для покращення виробництва та ефективного викорис-
тання фотоелектричної енергії необхідно провести мо-
дернізацію підходів і технологічності з боку генерації та
створювати сприятливі умови використання на боці спо-
живання та системи збереження енергії [9]. Регульоване
керування навантаженням та накопичення енергії на
боці користувача матимуть позитивний вплив на ефек-
тивність споживання згенерованої енергії та стабіль-
ність роботи мережі.
Оскільки проникнення розподілених енергетичних ре-
сурсів продовжує зростати [10], мікромережі стають де-
далі важливішою частиною енергосистеми. Щоб упора-
тися з нестабільністю та стохастичністю відновлюваних
джерел енергії, до мікромереж зазвичай долучають си-
стеми збереження енергії. Серед різних технологій у си-
стемах короткочасного зберігання енергії зазвичай ви-
користовують акумулятори та суперконденсатори з
відносно високою питомою потужністю.
Використання акумуляторних систем накопичення ене-
ргії поряд з відновлюваними джерелами генерації віді-
грає вирішальну роль [11] у зберіганні надлишкової ене-
ргії, виробленої в пікові часи, для використання в
періоди підвищеного попиту, в такий спосіб розширю-
ючи коефіцієнт використання енергії, підвищуючи на-
дійність та покращуючи керування невідповідністю ге-
нерації та споживання.
Крім того, для підвищення надійності та ефективності,
мікромережі, які розташовані в безпосередній близько-
сті одна від одної, можуть бути об'єднані в мульти-мік-
ромережу.
Найпоширеніший метод [12] з’єднання таких мікроме-
реж – через загальну шину в точці загального з’єднання.
Ця модель підвищує гнучкість мікромереж, не вимага-
ючи значних технічних змін у загальній енергетичній сис-
темі. Хоча система керування енергоспоживанням мікро-
мережі для оптимізації враховує точку загального
з’єднання, фізичного обмеження на загальну потужність,
21
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
що передається, не існує, що може призвести до перева-
нтаження локальних ділянок. Важливо визначити алгори-
тми та ліміти максимально дозволених потужностей у
цих вузла, для уникнення аварійних ситуацій.
Автономні мікромережі стикаються з проблематикою ви-
робництва електроенергії [13] з ВДЕ внаслідок мінливості
умов навколишнього середовища, що призводить до не-
передбачуваності. Хоча системи накопичення енергії мо-
жуть пом’якшити ці коливання, вони не зовсім ефективні
проти коливань напруги на шинах у мікромережі. Підви-
щення швидкості реакції контролерів та розширення ро-
бочого діапазону має суттєве значення для вирішення
проблеми нестабільності виробництва енергії з ВДЕ.
Фотоелектричні системи добре можуть задовольнити
попит, якщо відключення відбудеться вдень, проте в ні-
чний час відсутність генерації вимагає використання
СНЕ, щоб забезпечити необхідне навантаження. Тому
складність роботи в автономному режимі полягає в під-
тримці постійного балансу потужності між виробленням
енергії та споживанням навантаження, оскільки частота
і напруга системи відхилятимуться від номінальних зна-
чень через невідповідність рівня споживання доступній
потужності [14].
Деякі науковці [15] пропонують покращити стабільність
генерації завдяки побудові гібридних сонячних електро-
станцій з інтегрованим дизельним генератором, що
може бути ефективнішим рішенням для електропоста-
чання в ізольованих громадах. Структура гібридних сис-
тем з СЕС та генератором може принести кілька переваг,
як-от безперервне електропостачання, висока ефектив-
ність, низькі витрати на обслуговування та ефективне
управління навантаженням. Однак існують деякі обме-
ження, зокрема складніша схема системи, висока вар-
тість її встановлення та складність операційного управ-
ління системою.
Постановка завдання. Провести аналіз та порівняти
принцип роботи мікромереж на основі відновлюваних
джерел енергії й методи керування мікромережами та
підтримки системи.
Виклад основного матеріалу. Стратегії енергетичного
переходу передбачають створення та розвиток енерге-
тичних систем, які орієнтуються на ширше використання
відновлюваних джерел енергії з акцентом на застосу-
вання фотоелектричних технологій – через простішу ін-
теграцію та будівництво. Перехід енергетичної системи
від класичного до нового стану характеризується знач-
ною відмінністю між централізованою та розподіленою
генерацією, а також відмінностями між синхронними
машинами та статичними перетворювачами, що своєю
чергою ставить нові вимоги до способу надання послуг,
необхідних для належної роботи системи, регулювання
частоти та забезпечення стійкості системи. Технічні від-
мінності між мережами, до складу яких входять системи
з сонячними інверторами, і традиційними мережами
створюють нові виклики для операторів систем пере-
дачі [16]. Для управління сучасними мережами необ-
хідні нові алгоритми та додаткові інвестиції.
Проте можливість використання різних методів керу-
вання для статичних перетворювачів (інверторів) забез-
печує високий ступінь гнучкості систем на основі інвер-
торів, що є важливим напрямом розвитку для майбутніх
енергетичних систем. Сучасні інвертори поділяються на
два типи: залежні від мережі, або мережозалежні (МЗ),
і ті, що формують опорну напругу (ФН). На перші припа-
дає переважна більшість інверторів, які зараз викорис-
товуються в системах на основі ВДЕ, тоді як другі шви-
дко розвиваються і дедалі ширше використовуються під
час будівництва нових генерувальнихих фотоелектрос-
танцій. У табл. 1 наведено коротке порівняння між дво-
ма методами керування інвертором.
Таблиця 1. Порівняння різних методів керування інвертором
Table 1. Comparison of different inverter control methods
Мережозалежні (МЗ) Формувальники опорної напруги (ФН)
Переваги
Проста система керування
Більша потужність
Створює власну напругу
Може працювати автономно
Може працювати в слабких мережах
Забезпечує запуск системи з нуля та інерцій-
ність системи
Недоліки
Залежить від напруги в мережі
Не може працювати автономно
Нестабільна робота в слабких мережах
Відсутня можливість запуску системи з нуля та
відсутня інерційність
Нестабільність у мережах з підвищеною на-
пругою
Легко піддається перевантаженню
Менша потужність
Ключовою відмінністю між цими двома типами інверто-
рів є те, що використання МЗ передбачає, що мережа,
до якої вони підключені, може забезпечувати стабільну
напругу й частоту, тоді як інвертори ФН можуть забезпе-
чувати й підтримувати стабільні параметри електроене-
ргії навіть у слабких або ізольованих мережах.
Таким чином, виведення з експлуатації синхронного ге-
нератора має бути доповнено інтеграцією систем з ін-
верторами типу ФН, здатних підтримувати відповідний
рівень якості електроенергії. Характерною особливістю
інверторів ФН є можливість різко додавати потужність,
імітуючи інерцію класичного синхронного генератора.
22
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Зважаючи на це одним із можливих методів керування
інверторів ФН є керування віртуальною синхронною ма-
шиною (ВСМ), а інерція, яку вони забезпечують, відома
як штучна інерція. Складність при роботі з ФН полягає в
тому, що для ефективного регулювання потрібно, щоб
фотоелектричні станції працювали нижче точки макси-
мальної потужності (ТМП). Проте більшість станцій пра-
цює на ТМП, для забезпечення максимального виробі-
тку енергії. Це становить загрозу неможливості
виконання балансування за рахунок станцій на основі
відновлюваних джерел енергії, зокрема сонячних елек-
тростанцій, оскільки не буде вільних маневрених поту-
жностей, що зі свого боку знижуватиме надійність сис-
теми.
Як метод підвищення стійкості системи можна адапту-
вати алгоритм роботи станцій в мікромережі до рівня
нижчого за ТМП, для забезпечення маневреної складо-
вої, або встановити систему накопичення енергії для по-
дальшої буферизації та балансування. Перший варіант є
простішим, та менш витратним за першочерговими ка-
піталовкладеннями, проте в процесі експлуатації соняч-
ної електростанції може спричинитися до суттєвих втрат
коштів внаслідок втраченої генерації. Натомість другий
варіант – встановлення додаткової системи накопи-
чення енергії – на перший погляд призведе до великих
капіталовкладень, проте потрібно аналізувати економі-
чну складову обох моделей, оскільки система накопи-
чення енергії також може використовуватися на ринку
допоміжних послуг, за рахунок чого може підвищувати
свою інвестиційну привабливість, а також збільшувати
маневрену потужність сонячної електростанції. Система
накопичення може забезпечити дуже широкі можливо-
сті з регулювання, балансування та підтримки мережі,
що можна довести чи спростувати внаслідок прведення
нових досліджень у цьому напрямі.
Технологія інверторів ФН застосовується в енергетиці
вже давно, проте поширена переважно в ізольованих
мікромережах, або віддалених районах, де часто відсу-
тня централізована мережа електроживлення. У таких
умовах традиційні інвертори МЗ не можуть забезпечити
потрібної якості електроенергії та надійності системи в
цілому. Як показали дослідження [17], станом на 2022
рік у США передбачається потенційне встановлення
близько 660 ГВт·год акумуляторних систем накопичен-
ня енергії, проте більшість з них будуть встановлюватися
у вузлах з мережевими інверторами, що створює ризик
при встановленні мережозалежних СНЕ, оскільки це
знижує стабільність та надійність системи.
Дослідниками висунутий ряд рекомендацій стосовно
використання саме ФН установок СНЕ. Основними ви-
могами до функціоналу таких установок є:
• Підтримка напруги й частоти. Така установка по-
винна мати алгоритм для стабілізації напруги й час-
тоти мережі, до якої вона підключена, в разі появи
збурень.
• Стабільна фазна напруга. СНЕ має протистояти змі-
нам величини напруги й фазового кута, забезпечу-
ючи належні рівні вихідної активної та реактивної по-
тужності в перехідний момент.
• Підтримка стійкості системи. СНЕ має допомогти
зменшити чутливість зміни напруги для певної зміни
струму в перехідний момент.
Дослідження науковців передбачає використання роз-
робленого методу тестування нових систем СНЕ з мож-
ливістю формувати чітку і стабільну напругу й частоту в
мікромережі, що дозволить спростити інтеграцію та ви-
бір СНЕ для певного вузла мікромережі, проте цей ме-
тод не передбачає тестування фотоелектричних устано-
вок без наявних накопичувачів електричної енергії, до
того ж такі також уже наявні в існуючій обʼєднаній ме-
режі України.
Для подальшого розвитку зазначеного підходу необхі-
дно розробити модель, яка дозволить оцінити стабіль-
ність та якість роботи системи, що складається з декіль-
кох СНЕ та одного чи декількох різних типів інверторів,
на основі трансформаторної чи безтрансформаторної
топології. Також наявні дослідження передбачають тес-
тування установок великої потужності, тоді як в Україні
лише в 2024 році було встановлено понад 500 МВт різ-
них ввезених ФН малої та середньої потужності, які теж
мають брати участь в аналізі та потенційно завдяки цій
розподіленій генерації можна суттєво підвищити стій-
кість загальної енергетичної мережі, оскільки між цими
джерелами генерації та споживачами, або проблем-
ними вузлами, імовірно буде менша відстань, а отже, і
менші втрати та вища швидкість реакції, ніж відносно
великої СНЕ, яка може бути на значній відстані від пот-
рібного місця її використання.
Водночас частотну характеристику системи генерування
можна розділити на інерційну, первинну та вторинну.
Після значної втрати генерації внаслідок несправності
лінії або генератора інерційна відповідь швидко забез-
печує активну потужність для пом’якшення дефіциту.
Зазвичай це відбувається протягом частки секунди. Пе-
рвинна реакція, що регулюється кривими падіння регу-
ляторів, забезпечує додаткову активну потужність за ра-
хунок збільшення генерації.
Різні технології генерації демонструють різний час від-
гуку для початку реакції, переважно через затримки ро-
боти механічних компонентів, зокрема клапанів. Вто-
ринна відповідь, яку формує автоматичне керування
генерацією, активується із затримкою в кілька хвилин.
Після непередбаченої аварії великої генерувальної уста-
новки частота може швидко впасти нижче стандартної
робочої частоти, якщо інерція та первинна реакція не-
достатні для зупинки зменшення частоти. Під час аварій
та різкого зниження частоти передбачені режими та
схеми, які мають запобігати подальшому зниженню ча-
стоти, наприклад різке скидання заздалегідь підключе-
них навантажень, які мають розвантажити мережу.
23
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Традиційно йде поетапне вимкнення споживачів різної
пріоритетності. На початкових етапах вимикають вклю-
чають менш пріоритетних споживачів, що обслуговують
домогосподарства, та індивідуальних споживачів, тоді
як критичні комерційні навантаження використову-
ються для подальших відключень, як пріоритетніші на-
вантаження. Оскільки розподілена фотоелектрична ге-
нерація продовжує зростати, навантаження, доступні в
домогосподарствах та у приватних споживачів, посту-
пово зменшуються, що робить традиційні підходи мало-
ефективними [18]. Крім того, різні споживачі мають різ-
ний рівень заміщення власного споживання за рахунок
фотоелектричних установок, а їхні профілі наванта-
ження коливаються залежно від погодних умов. Навіть
більше, у найближчі десятиліття очікується значне зрос-
тання систем зберігання енергії для підтримки широко-
масштабного впровадження змінної відновлюваної ге-
нерації. Майбутнє інерції системи та якості первинної
реакції полягає у використанні СНЕ для забезпечення
швидкої частотної характеристики та віртуальної інерції.
У дослідженні [18] визначається мінімальна номінальна
потужність СНЕ в межах мікромережі для підтримки ча-
стоти в стандартному робочому діапазоні; аналізуються
два найпоширеніші методи контролю для формування
власної напруги. Для випадку, розглянутого в цьому до-
слідженні, використовувався алгоритм моделювання
«сходження на вершину» в системі з трьома генерува-
льними установками (вугільна, газова та гідроелектри-
чна). Було визначено, що мінімальна номінальна потуж-
ність зберігання енергії для керування віртуальним
синхронним генератором становить 85 МВА, тоді як для
керування падінням мінімальна потужність накопичу-
вача становить 89 МВА.
Слід зазначити, що в цьому дослідженні не враховано
роль малої розподіленої генерації та СНЕ меншої поту-
жності, внаслідок чого недослідженим залишилось пи-
тання використання СНЕ малої та середньої потужності,
від декількох десятків до сотень кіловат, а то й мегават.
Як показує практика, в межах одного мікрорайону може
бути декілька сотень установок потужністю від 10 до
50 кВт, часто того самого виробника, які, в теорії, можна
було б обʼєднати в єдину систему, завдяки централь-
ному керуванню оператором системи розподілу, що до-
зволило б суттєво підвищити стійкість системи та її ма-
невреність у межах окремих районів, або навіть
населених пунктів.
Індивідуальна робота окремих мікромереж створює ни-
зку проблем пов’язаних з високими експлуатаційними
витратами, нерівномірним споживанням енергії від ус-
тановок на основі ВДЕ, коливанням пікових і мінімаль-
них навантажень, значними коливаннями виробітку від
установок на основі ВДЕ. Для вирішення данцихих пи-
тань запропонована динамічна та проактивна реконфі-
гурація систем мульти-мікромереж [19], яка здійснює
агрегування та розподіл навантажень між мікромере-
жами з метою їх вирівнювання, що дозволить в кінце-
вому підсумку підвищити коефіцієнт завантаження.
Останніми роками з’явився мульти-мікромережевий
(ММ) підхід для підвищення операційної та економіч-
ної ефективності розподільчих мереж. Мікромережі
працюватимуть ефективніше з менш частими перето-
ками енергії з основною мережею, якщо їх операції
скоординовані. Участь мікромереж у допоміжній дія-
льності, як-от обмін надлишковою електроенергією з
сусідніми ММ, також покращить стабільність системи
розподілу. Однак для досягнення цих переваг необ-
хідна розробка ефективної системи управління енер-
гією (СУЕ) для всієї мульти-мережевої системи. Склад-
ність через взаємодію кількох мікромереж, а також
невизначеність, спричинена природою розподілених
енергетичних ресурсів на основі систем, що використо-
вують відновлювану енергію, і коливання попиту, є
найбільшими труднощами в розробці ефективних мо-
делей і механізмів управління. Щоб керувати роботою
системи на основі станцій, які використовують віднов-
лювані джерела енергії, застосовується підхід моделі
прогнозного керування [19]. Однак у цьому підході не
було жодної стратегії управління невизначеністю. В ін-
ших спробах були використані стійкі стратегії для при-
стосування до змінного характеру виробництва енергії
установками на основі відновлюваних джерел та мін-
ливості навантаження. У цьому дослідженні було за-
пропоновано розглянути центральний контролер,
який відповідає за керування загальною системою з
урахуванням функціональності окремих мікромереж
та взаємодії підсистем. Попри те, що цей підхід опти-
мізації може створити оптимальне рішення, розраху-
нок може бути занадто ресурсозатратним, особливо
коли кількість підсистем (наприклад, мікромерж) зро-
стає. Як наслідок були створені децентралізовані та іє-
рархічні системи, де рішення приймаються на різних
рівнях управління.
Після реконфігурації мікромережі (рис. 1) коефіцієнт на-
вантаження зріс на 8–53 %, залежно від сценарію. Було
зменшено пікові навантаження без порушення спожив-
чих звичок, досягнуто ефективного перерозподілу ене-
ргії в межах різних мікромереж.
Домогосподарства були перерозподілені відповідно
до генерації та споживання, що дозволило уникнути
надмірних пікових навантажень. Використання
центрально розташованої мікромережі виявилося
найефективнішим. Загальні втрати в розподільчих лі-
ніях були зменшені за рахунок оптимального вибору
топології мережі.
Попри суттєві переваги запропонованих моделей ро-
боти і взаємодії мікромереж між собою, залишається
потреба в розробленні методів оптимізації та вдоскона-
лення існуючих мікромереж, оскільки реальна система
розподілу не дозволятиме так легко перобити мікроме-
режі місцевого та районного значення, що своєю чер-
гою вимагатиме гнучкішого підходу до аналізу дрібні-
ших ділянок мікромереж, для пошуку оптимальних вза-
ємодій цих підсистем, який має впливати на підвищення
ефективності передачі енергії в усій системі. Також
24
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
варто врахувати момент, що в існуючих мікромережах
можуть бути інвертори з різною логікою керування зов-
нішнім сигналом, оскільки різні виробники обладнання
мають різні протоколи передачі даних та відгук на
централізовану команду. Подальші дослідження мо-
жуть охоплювати взаємодію різних типів обладнання
між собою в межах дрібніших мікромереж, взаємовп-
лив ММ і пошук найкращих співвідношень та взаємодій.
Рис. 1. Принцип динамічної зміни забезпечення споживачів у сусідніх мікромережах [19]
Fig. 1. The principle of dynamic change of consumer supply in nearby microgrids [19]
Інше дослідження [5] розглядає важливу проблематику
рівня заряду акумуляторних батарей та його впливу на
можливості коригування роботою системи. Сучасні мік-
ромережі дедалі більше залежать від систем генерації
на основі відновлюваних джерел енергії та систем нако-
пичення енергії для підтримки стабільності частоти. Од-
нак зміна рівня стану заряду акумулятора (SOC) може
суттєво впливати на його здатність підтримувати пара-
метри мережі, зокрема частоту. Зважаючи на це прове-
дено дослідження з розробки адаптивного та коорди-
нованого керування частотою, яке враховує нелінійну
динаміку заряду батарей, що дозволяє зберігати стабі-
льність частоти мікромережі навіть у разі непередбачу-
ваних змін у генерації або навантаженні.
Запропоновано застосування техніки підтримки частоти
за допомогою СНЕ, яка передбачає утримання SOC у до-
пустимих межах (тобто від 20 до 80 %) під час участі в
регулюванні частоти. Крім того, ця система забезпечує
контрольоване відновлення SOC до попередньо визна-
ченого еталонного рівня, тобто 50 %, після того, як па-
діння частоти припинене, з плавним відновленням по-
тужності заряду, яке ефективно мінімізує ризик
повторного падіння частоти. Відновлення рівня заряду
допомагає гарантувати можливість СНЕ брати участь у
регулюванні під час наступних подій, де буде потрібне
регулювання частоти. Було забезпечене просте й на-
дійне адаптивне та скоординоване керування, у якому
алгоритм підтримки частоти залежить від доступної єм-
ності акумулятора. Завдяки дослідженню було
отримано чотири робочі сценарії: багатоступеневе збу-
рення системи; зміна навантаження в реальному часі та
генерація системи з використанням ВДЕ з низькою іне-
рцією системи; невизначена система з низькою інер-
цією системи; ступінчасте збурення з низькою інерційні-
стю системи, – які були адаптовані для подальшої
перевірки ефективності запропонованої системи керу-
вання. Цей підхід значно покращує стабільність мікро-
мережі навіть за високої частки ВДЕ, забезпечуючи на-
дійне управління частотою та ефективне використання
батарей. Це робить його перспективним рішенням для
автономних та ізольованих енергосистем.
Як подальше вдосконалення методики доцільно розг-
лянути не лише рівень заряду системи накопичення
енергії, а й топологію інверторів (трансформаторна чи
безтрансформаторна) і тип акумуляторних комірок, що
використовуються в цих системах, а також напруги цієї
системи (високовольтна чи низьковольтна), оскільки це
прямо впливає на можливості кожного окремого блоку
загальної системи накопичення видавати потужність в
одиницю часу. Слід зазначити, що ефективніші рішення
на основі безтрансфоматорної топології мають нижчу
навантажувальну характеристику, а високовольтні аку-
мулятори передбачають розряд маленькими струмами
для уникнення виходу з ладу. Потенційним рішенням
може бути вдосконалення алгоритму, який самостійно
вибиратиме топологію системи залежно від рівня потрі-
бної потужності й тривалості зростання потреби в кори-
гування частоти.
25
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Як зазначено в [20], у межах існуючих мікромереж та
об’єднаних мульти-мікромереж можуть бути аварійні
ситуації. Традиційні мікромережі зазвичай мають фіксо-
вані межі, що обумовлюють їхню здатність реагувати на
зміну навантаження, генерації та аварійні ситуації. Ди-
намічні мікромережі, що дозволяють змінювати свою
конфігурацію в режимі реального часу, є перспективним
рішенням для підвищення гнучкості та стійкості енерго-
систем. Для вирішення питань стійкості динамічної ме-
режі розроблено оптимальну стратегію керування дина-
мічних мікромереж, яка враховує нестабільність
навантажень та генерації через трифазний дисбаланс,
роль інверторних джерел у підтримці стабільності на-
пруги, ефективну оптимізацію керування перемикачами
та джерелами енергії [20].
У мережевому режимі мікромережа обмінюється елект-
роенергією з системою розподілу електроенергії та надає
допоміжні послуги; в автономному режимі мікромережа
пріоритетно постачає електроенергію критичним наван-
таженням, тоді як надлишок електроенергії використову-
ється для живлення інших навантажень у зоні дії. Оскі-
льки енергетичній безпеці надається дедалі більше
значення, мікромережі можуть запропонувати електро-
мережам значно вищу стійкість до екстремальних погод-
них явищ та аварійних ситуацій, ніж традиційні системи.
Динамічна мікромережа – це новий тип мікромереж, де
зона обслуговування є гнучкою за рахунок перемикання
дистанційно керованих контакторів, доступних у багатьох
розподільчих мережах. Ця вдосконалена концепція ро-
боти забезпечує більшу гнучкість і ефективність викорис-
тання енергії для місцевої мережі. У доступній літературі
концепція мікромереж з динамічними межами перева-
жно використовується в двох аспектах: відновлення фун-
кціонування системи після аварії та безперервна робота
в автономному режимі.
Однак мікромережі з динамічними межами також сти-
каються з проблемами під час реального впрова-
дження. Однією з таких проблем є незбалансованість
розподільчих мереж. У практичній системі розподілу за-
звичай є трифазні навантаження в поєднанні з однофа-
зними житловими навантаженнями. У типових системах
розподілу також широко використовуються трансфор-
матори з розщепленими фазами. У результаті кожна ді-
лянка навантаження в динамічній межі ММ не буде зба-
лансована між трьома фазами. Враховуючи здатність
розгалуженої системи передачі енергії подавати незба-
лансовану трифазну потужність, існуватиме додатковий
набір обмежень, які потребують розгляду в проблемі
управління енергією. Ці обмеження є вирішальними для
стабільної роботи динамічних мікромереж, оскільки по-
рушення незбалансованих вихідних обмежень системи
розподілу призведе до запуску їхніх вбудованих функ-
цій захисту та до неочікуваних відключень.
Використання гнучких меж дало змогу підтримувати
більше навантаження та уникати аварійних відключень
під час тестів. Оптимальне керування дозволяє змен-
шити знос системи накопичення на 15 %, запобігаючи її
швидкому розряду. З використанням динамічного керу-
вання перемикачами можна підтримувати роботу мік-
ромережі навіть в разі аварійних ситуацій. Під час відк-
лючень від мережі динамічна мікромережа змогла
забезпечити в 2,3 раза більше навантаження, ніж тради-
ційна. Було покращено стабільність напруги – запропо-
нована модель обмежує негативну послідовність на-
пруги до 2 %, що гарантує стабільну роботу інверторів.
Запропонована модель може бути застосована у розпо-
ділених енергосистемах з високою часткою ВДЕ.
У дослідженні не згадується, в який спосіб має відбу-
ватися зміна конфігурації системи та зміна налаштувань
загального керувального контролера, що обумовлює
потребу в проведенні додаткових досліджень для роз-
робки такої системи керування, яка могла б динамічно
перемикатися під різними мікромережами, об’єднуючи
їх в одну мульти-мікромережу, що складатиметься з рі-
зного обладнання, яке має різний час реакції та заледве
буде синхронно відповідати на команди, що також
може призвести до зменшення надійності системи.
Подальше вдосконалення запропонованих вищезгада-
них методів має передбачати створення алгоритму ро-
боти загального контролера, який аналізуватиме різні ді-
лянки мережі, стан заряду систем накопичення енергії та
рівень навантаження в різних вузлах наявної та сусідніх
мікромереж, а також адаптивно перемикатиме лінії роз-
поділу для досягнення ефективнішого використання на-
копиченої та згенерованої електричної енергії (рис. 2).
Рис. 2. Алгоритм керування мережею та її зміною
Fig. 2. Algorithm for managing the network and its changes
26
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Висновки. Внаслідок проведеного аналізу та порів-
няння різних топологій використовуваного обладнання,
а також різних методів взаємодії мікромереж та керу-
вання ними встановлено, що підвищення стійкості ме-
режі можна досягнути кращою взаємодією мікромереж
між собою, а також гнучкішим динамічним керуванням
навантаженням та генерацією. Порівняльний аналіз по-
казав, що кожен з цих методів має свої переваги та об-
меження, які слід враховувати під час проєктування но-
вої або модернізації старої системи. У загальному
підсумку, керування мікромережами вимагає комплек-
сного підходу, який враховує специфічні умови експлуа-
тації та цілі використання.
Як наслідок, імплементація такого алгоритму дозволить
ефективніше керувати перетоками енергії від різних ус-
тановок, що використовують відновлювані джерела
енергії, а також, продіагностувавши мікромережу, мо-
жна буде визначити ділянки й вузли, в яких найчастіше
трапляються падіння якості енергії або відключення. Це
дає підстави рекомендувати точкове додавання фотое-
лектричних систем для локальної підтримки цих вузлів
на час відновлення мережі. Потенційно такі установки
можуть навіть нівелювати можливість виникнення таких
аварійних сценаріїв, оскільки будуть задовольняти спо-
живання та підвищувати якість енергії на своїх вузлах, а
отже, система буде стабільнішою й матиме менше від-
хилень від нормального стану.
Фінансування. Це дослідження виконано за підтримки
проєктів 25-PKVV-UM-001 та MSCA4Ukraine ID номер
1233365.
ПОСИЛАННЯ / REFERENCES
1. International Energy Agency. (2025). Electricity 2025:
Analysis and forecast to 2027. https://surl.lu/mhssmi
2. International Renewable Energy Agency. (2023). World
energy transitions outlook 2023: 1.5°C pathway. IRENA,
Abu Dhabi. https://surl.li/zavnbg
3. Hossain, J., & Mahmud, A. (Eds.). (2014). Renewable
energy integration: Challenges and solutions. Springer.
https://doi.org/10.1007/978-981-4585-27-9
4. Michaelides, E. E. (2023). Decarbonization of the
electricity generation sector and its effects on
sustainability goals. Sustainable Energy Research, 10(1),
1–12. https://surl.li/yecjex
5. Faragalla, A., Abouzeid, S. I., Abdel-Rahim, O., Orabi, M.,
& Abdelhameed, E. H. (2025). Adaptive and coordinated
load frequency control for isolated microgrids
considering battery state of charge dynamics. Journal of
Energy Storage, 112, 115467. https://surl.lu/vfpqwh
6. Abdelhameed, E. H., Abdelraheem, S., Mohamed, Y. S.,
Abouheaf, M., Marey, S. A., & Diab, A. A. Z. (2024). An
enhanced energy management system for coordinated
energy storage and exchange in grid-connected
photovoltaic-based community microgrids. Journal of
Energy Storage, 72, 113311. https://surl.li/rpxuwb
7. Saraji, M. K., & Streimikiene, D. (2023). Challenges to
the low carbon energy transition: A systematic
literature review and research agenda. Energy Strategy
Reviews, 49, 101163. https://surl.li/melhed
8. Alzahrani, A., Ferdowsi, M., Shamsi, P., & Dagli, C. H.
(2017). Modeling and simulation of microgrid. Procedia
Computer Science, 114, 392–400. https://surl.li/klxpuh
9. Wang, W., Li, C., He, Y., Bai, H., Jia, K., & Kong, Z. (2024).
Enhancement of household photovoltaic consumption
potential in village microgrid considering electric
vehicles scheduling and energy storage system
configuration. Energy, 311, 133330.
https://surl.li/hxeumw
10. Tang, Y., Wang, Z., & Li, X. (2024). Energy management
of electric-hydrogen hybrid energy storage systems in
photovoltaic microgrids. International Journal of
Hydrogen Energy, 80, 1–15. https://surl.li/empsll
11. Feijoo, F., Kundu, A., Flores, F., & Matamala, Y. (2024).
Photovoltaic sizing assessment for microgrid
communities under load shifting constraints and
endogenous electricity prices: A Stackelberg approach.
Energy, 307, 132758. https://surl.li/vnfdjw
12. Khavari F., Hajipour E., Liu J. (2024) Congestion
management in rooftop photovoltaic-based multi-
microgrids via an energy storage charging market.
https://surl.li/yjzueo
13. Li B., Huang T., Kong Z., Chen L., Yang J., Sun S. (2024)
Discrete control for state of charge balance in DC
microgrids considering the disturbance of photovoltaics
https://surl.li/ngzcco
14. Molu, R. J. J., Naoussi, S. R. D., Wira, P., Mbasso, W. F.,
Kenfack, S. T., & Kamel, S. (2023). Optimization-based
energy management system for grid-connected
photovoltaic/battery microgrids under uncertainty.
Results in Engineering, 17, 100369. https://surl.li/ayrtic
15. Coelho, E. de O. P., Aquila, G., Bonatto, B. D., Nakamura,
W. T., Rotella Junior, P., & Rocha, L. C. S. (2023).
Stochastic financial analysis of diesel generation
extension vs investment in hybrid photovoltaic-diesel-
battery in a microgrid in the Amazon indigenous
community. *Energy for Sustainable Development*, 77,
101344. https://surl.li/lzhtgs
16. Tina, G. M., Maione, G., & Stefanelli, D. (2024). The
impact of grid-forming vs. grid-following converters on
frequency regulation: Comparing centralised or
distributed photovoltaic generation. Energies, 17(23),
5827. https://surl.li/whoxnb
17. Thant, A., Ma, H., Isaacs, A., Unruh, L., Quint, R.,
Ramasubramanian, D., Matevosyan, J., & Hoke, A.
CIGRÉ (2025). C4 - Grid forming functional specifications
and verification tests for North American bulk power
https://doi.org/10.1007/978-981-4585-27-9
https://doi.org/10.1007/978-981-4585-27-9
https://doi.org/10.1007/978-981-4585-27-9%E2%80%8B
https://doi.org/10.1016/j.est.2025.115467
https://doi.org/10.1016/j.est.2024.113311
https://doi.org/10.1016/j.procs.2017.09.053
%20
%20
https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.100369
27
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
system connected battery energy storage systems.
Retrieved from https://surl.li/axdijs
18. Manamperi, I., Ahmad, I., Habibi, D., & Aziz, A. (2024).
Optimising grid-forming inverters to prevent under-
frequency load shedding with minimal energy storage.
Journal of Energy Storage, 98, 112842.
https://surl.li/hgtohp
19. Ismail, N., Gheith, M., Eltawil, A. B., & Yahia, Z. (2023).
A dynamic and proactive multi-microgrid network
reconfiguration model for load factor improvement.
Sustainable Energy, Grids and Networks, 34, 101028.
https://surl.li/wudvra
20. Su, Y., Li, D., Wang, F., Olama, M., Ferrari, M., Ollis, B.,
& Liu, Y. (2024). Flexible dynamic boundary microgrid
operation considering network and load unbalances.
Applied Energy, 371, 123633. https://surl.li/vozrxr
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.123633
|
| id | veorgua-article-522 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:15:31Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/c3/e71f3ab558393338c09c4c87505036c3.pdf |
| spelling | veorgua-article-5222026-07-18T06:32:21Z POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES МОЖЛИВОСТІ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ МІКРОМЕРЕЖ З СИСТЕМАМИ НА ОСНОВІ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ Budko , V. Korotchenko , D. Belik , Milan Rubanenko , О. Budko, M. renewable energy sources, photovoltaic installation, energy storage, microgrid, dynamic load. відновлювані джерела енергії, фотоелектрична установка, акумулятор енергії, мікромережа, динамічне навантаження. Most grids are outdated, both physically and in terms of the control methods they operate. Given the significant growth of end users, the amount of energy they consume, and their impact on the stability of the overall grid, the development of distributed energy resources and the integration of new generation units using renewable energy sources are being encouraged. However, the installation of such nodes introduces changes to the established system of capacity and consumption distribution, which necessitates dynamic load and generation control. This article analyzes various schemes of microgrids, which are separate small nodes of the general power grid in which renewable energy sources are integrated, as well as their methods of influence on maintaining the quality of power supply in the grid. The advantages and disadvantages of these methods allow us to make informed decisions in practice to improve the efficiency of energy transmission in microgrids with integrated renewable energy installations and thus promote the use of solar generation for sustainable energy production. The problem of the fact that most of the photovoltaic installations that were introduced in previous years are grid-dependent, which makes it impossible for them to proactively contribute to grid stabilization in case of emergency conditions. As a result, this can be solved by voltage-generating inverter installations, since even in the event of a grid outage and the microgrid going offline, they can generate their own voltage and maintain power supply to all consumers of this subgrid. This paper presents the results of an analysis of scientific articles on the management of microgrids and generating plants, and proposes a method for managing multiple microgrids to improve the efficiency of the distribution system. These ideas require further research to find an effective method for controlling multiple nodes with different generating units, for further implementation in real distribution systems. Більшість мереж є застарілими як фізично, так і щодо методів керування, якими вони оперують. Враховуючи значне збільшення кількості кінцевих користувачів, а також енергії, яку вони споживають, і їхній вплив на стійкість загальної мережі, стимулюється розвиток розподілених енергетичних ресурсів, а також інтеграція нових вузлів генерації що використовують енергію відновлюваних джерел. Проте встановлення таких вузлів змінює усталену систему розподілу потужностей та споживання, а отже, виникає потреба в динамічному керуванні навантаженням та генерацією. У цій статті аналізуються різні схеми роботи мікромереж, що є окремими невеликими вузлами загальної енергомережі, в які інтегровано станції, що використовують відновлювані джерела енергії, а також застосовувані методи впливу на підтримку якості електропостачання в мережі. Переваги та недоліки цих методів дозволяють на практиці приймати обґрунтовані рішення щодо підвищення ефективності передачі енергії в мікромережах з інтегрованими установками на основі ВДЕ і в такий спосіб сприяти використанню сонячної генерації для сталого виробництва енергії. Розглянуто проблематику того, що більшість фотоелектричних установок, які були введені в попередні роки, є мережозалежними, що унеможливлює їх проактивний внесок у стабілізацію мережі в разі виникнення аварійного режиму. Як варіант проблема може бути вирішена за рахунок інверторних установок, які формують напругу, оскільки навіть у разі вимкнення мережі та переходу мікромережі в автономний режим вони можуть генерувати власну напругу і підтримувати електрозабезпечення усіх споживачів цієї підмережі. У роботі наведено результати аналізу наукових статей, присвячених керуванню мікромережами та генерувальними установками, а також запропоновано метод керування декількома мікромережами для підвищення ефективності роботи системи розподілу. Сформульовані ідеї потребують подальшого дослідження для пошуку ефективного методу керування декількома вузлами з різними генерувальними установками, для подальшої імплементації в реальні системи розподілу.  Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/522 10.36296/1819-8058.2025.2(81).18-27 Vidnovluvana energetika ; No. 2(81) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 18-27 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2(81) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 18-27 Відновлювана енергетика; № 2(81) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 18-27 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.2(81) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/522/429 Copyright (c) 2025 V. Budko , D. Korotchenko , Milan Belik , О. Rubanenko , M. Budko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | renewable energy sources photovoltaic installation energy storage microgrid dynamic load. Budko , V. Korotchenko , D. Belik , Milan Rubanenko , О. Budko, M. POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title | POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_alt | МОЖЛИВОСТІ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ МІКРОМЕРЕЖ З СИСТЕМАМИ НА ОСНОВІ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ |
| title_full | POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_fullStr | POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_full_unstemmed | POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_short | POSSIBILITIES OF INCREASING THE EFFICIENCY OF MICROGRIDS WITH SYSTEMS BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES |
| title_sort | possibilities of increasing the efficiency of microgrids with systems based on renewable energy sources |
| topic | renewable energy sources photovoltaic installation energy storage microgrid dynamic load. |
| topic_facet | renewable energy sources photovoltaic installation energy storage microgrid dynamic load. відновлювані джерела енергії фотоелектрична установка акумулятор енергії мікромережа динамічне навантаження. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/522 |
| work_keys_str_mv | AT budkov possibilitiesofincreasingtheefficiencyofmicrogridswithsystemsbasedonrenewableenergysources AT korotchenkod possibilitiesofincreasingtheefficiencyofmicrogridswithsystemsbasedonrenewableenergysources AT belikmilan possibilitiesofincreasingtheefficiencyofmicrogridswithsystemsbasedonrenewableenergysources AT rubanenkoo possibilitiesofincreasingtheefficiencyofmicrogridswithsystemsbasedonrenewableenergysources AT budkom possibilitiesofincreasingtheefficiencyofmicrogridswithsystemsbasedonrenewableenergysources AT budkov možlivostípídviŝennâefektivnostírobotimíkromerežzsistemaminaosnovívídnovlûvanihdžerelenergíí AT korotchenkod možlivostípídviŝennâefektivnostírobotimíkromerežzsistemaminaosnovívídnovlûvanihdžerelenergíí AT belikmilan možlivostípídviŝennâefektivnostírobotimíkromerežzsistemaminaosnovívídnovlûvanihdžerelenergíí AT rubanenkoo možlivostípídviŝennâefektivnostírobotimíkromerežzsistemaminaosnovívídnovlûvanihdžerelenergíí AT budkom možlivostípídviŝennâefektivnostírobotimíkromerežzsistemaminaosnovívídnovlûvanihdžerelenergíí |