COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT
Given the growing need of industrial enterprises for uninterrupted electricity supply under conditions of an unstable power grid, this study presents a comparative techno-economic and environmental assessment of two systems — “grid-tied photovoltaic (PV) plant with grid-following inverters plus a di...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автор: | |
| 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/576 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1856543199799017472 |
|---|---|
| author | Stepenko , V. |
| author_facet | Stepenko , V. |
| author_sort | Stepenko , V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-30T22:29:08Z |
| description | Given the growing need of industrial enterprises for uninterrupted electricity supply under conditions of an unstable power grid, this study presents a comparative techno-economic and environmental assessment of two systems — “grid-tied photovoltaic (PV) plant with grid-following inverters plus a diesel generator” and “grid-tied PV plant with grid-following inverters plus a gas-fueled generator” — for autonomous operation. The methodology relies on grid emulation achieved through inverter-coordinated generator control, time-series PV production data, recorded (or scenario-based) outage logs, and generator fuel models expressed as specific-fuel-consumption functions of active power. We then compute the levelized cost of energy over the asset’s lifetime, the net present cost, the internal rate of return, and the specific carbon-dioxide-equivalent emissions. As a practical case, we use an industrial printing plant with a relatively stable load profile and carry out sensitivity analyses with respect to fuel prices, outage duration and frequency, the generator’s minimum permissible loading, and tariff assumptions. The results delineate the conditions under which a gas-fueled generator provides lower operating expenditures and lower specific CO₂-equivalent emissions than a diesel generator, without altering the baseline topology of a grid-tied PV plant. Practical recommendations for enterprise system selection are provided, along with suggestions for future research (expansion to systems in which the inverter forms the grid autonomously, adoption of advanced energy-management strategies, and a deeper assessment of power-quality indicators). |
| first_indexed | 2026-02-08T07:59:26Z |
| format | Article |
| id | veorgua-article-576 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-02-08T07:59:26Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | veorgua-article-5762025-12-30T22:29:08Z COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT ПОРІВНЯЛЬНА ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ТА ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА СИСТЕМ «PV + ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР» І «PV + ГАЗОГЕНЕРАТОР» ДЛЯ АВТОНОМНОЇ РОБОТИ МЕРЕЖЕВОЇ СЕС Stepenko , V. outage scenarios; levelized cost of energy; autonomous operation; gas-fueled generator; internal rate of return; operating economics; average generation cost; specific emissions. сценарії відключень, рівень собівартості електроенергії, автономна робота, газовий генератор, норма рентабельності, економіка експлуатації, усереднена собівартість, питомі викиди. Given the growing need of industrial enterprises for uninterrupted electricity supply under conditions of an unstable power grid, this study presents a comparative techno-economic and environmental assessment of two systems — “grid-tied photovoltaic (PV) plant with grid-following inverters plus a diesel generator” and “grid-tied PV plant with grid-following inverters plus a gas-fueled generator” — for autonomous operation. The methodology relies on grid emulation achieved through inverter-coordinated generator control, time-series PV production data, recorded (or scenario-based) outage logs, and generator fuel models expressed as specific-fuel-consumption functions of active power. We then compute the levelized cost of energy over the asset’s lifetime, the net present cost, the internal rate of return, and the specific carbon-dioxide-equivalent emissions. As a practical case, we use an industrial printing plant with a relatively stable load profile and carry out sensitivity analyses with respect to fuel prices, outage duration and frequency, the generator’s minimum permissible loading, and tariff assumptions. The results delineate the conditions under which a gas-fueled generator provides lower operating expenditures and lower specific CO₂-equivalent emissions than a diesel generator, without altering the baseline topology of a grid-tied PV plant. Practical recommendations for enterprise system selection are provided, along with suggestions for future research (expansion to systems in which the inverter forms the grid autonomously, adoption of advanced energy-management strategies, and a deeper assessment of power-quality indicators). З огляду на зростаючу потребу промислових підприємств у безперервному електропостачанні за умов нестабільної електричної мережі в роботі проведено порівняльну техніко-економічну та екологічну оцінку систем «сонячна електростанція з мережевими інверторами + дизель-генератор» і «сонячна електростанція з мережевими інверторами + газовий генератор» для автономної роботи. Методика спирається на імітації мережі завдяки контролю інвертора над генератором та виробітку сонячної електростанції, журнали (або сценарії) відключень, а також на паливні моделі генераторів у вигляді залежності питомої витрати палива від активної потужності. Далі виконано обчислення рівня собівартості електроенергії за життєвий цикл, чистої теперішньої вартості, внутрішньої норми рентабельності та питомих викидів еквівалента діоксиду вуглецю. Як приклад використано кейс промислової друкарні з відносно сталим профілем споживання; проведено аналіз чутливості до цін на паливо, тривалості й частоти відключень, мінімально допустимого навантаження генератора та тарифних припущень. Отримані результати окреслюють умови, за яких газовий генератор забезпечує нижчі експлуатаційні витрати та менші питомі викиди еквівалента діоксиду вуглецю порівняно з дизельним генератором, не змінюючи базову топологію мережевої сонячної електростанції. Наведено практичні рекомендації щодо вибору конфігурації для підприємств та окреслено подальші напрями досліджень (розширення на системи, де інвертор формує мережу самостійно, застосування удосконалених систем керування та поглиблена оцінка показників якості електроенергії). Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-27 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/576 10.36296/1819-8058.2025.4(83).79-97 Возобновляемая энергетика; № 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 79-97 Відновлювана енергетика; № 4(83) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 79-97 Vidnovluvana energetika ; No. 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 79-97 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.4(83) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/576/487 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | outage scenarios levelized cost of energy autonomous operation gas-fueled generator internal rate of return operating economics average generation cost specific emissions. Stepenko , V. COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT |
| title | COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT |
| title_alt | ПОРІВНЯЛЬНА ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ТА ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА СИСТЕМ «PV + ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР» І «PV + ГАЗОГЕНЕРАТОР» ДЛЯ АВТОНОМНОЇ РОБОТИ МЕРЕЖЕВОЇ СЕС |
| title_full | COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT |
| title_fullStr | COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT |
| title_full_unstemmed | COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT |
| title_short | COMPARATIVE TECHNO-ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF “PV + DIESEL GENERATOR” AND “PV + GAS GENERATOR” SYSTEMS FOR AUTONOMOUS OPERATION OF A GRID-CONNECTED PV PLANT |
| title_sort | comparative techno-economic and environmental assessment of “pv + diesel generator” and “pv + gas generator” systems for autonomous operation of a grid-connected pv plant |
| topic | outage scenarios levelized cost of energy autonomous operation gas-fueled generator internal rate of return operating economics average generation cost specific emissions. |
| topic_facet | outage scenarios levelized cost of energy autonomous operation gas-fueled generator internal rate of return operating economics average generation cost specific emissions. сценарії відключень рівень собівартості електроенергії автономна робота газовий генератор норма рентабельності економіка експлуатації усереднена собівартість питомі викиди. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/576 |
| work_keys_str_mv | AT stepenkov comparativetechnoeconomicandenvironmentalassessmentofpvdieselgeneratorandpvgasgeneratorsystemsforautonomousoperationofagridconnectedpvplant AT stepenkov porívnâlʹnatehníkoekonomíčnataekologíčnaocínkasistempvdizelʹgeneratorípvgazogeneratordlâavtonomnoírobotimereževoíses |