OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM
This paper outlines the key aspects of distributed generation. The proposed concept is based on the digitalisation and intellectualisation of power facilities, the widespread deployment of distributed generation — primarily at the level of medium- and low-voltage distribution networks — and the deve...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/622 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1870287569712840704 |
|---|---|
| author | Chornyi , Yu. Shesterenko, V. Molyboh , O. |
| author_facet | Chornyi , Yu. Shesterenko, V. Molyboh , O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yu. Chornyi ",
"institution": "Національний університет харчових технологій, Київ, Україна"
},
{
"author": " V. Shesterenko",
"institution": "Національний університет харчових технологій, Київ, Україна"
},
{
"author": "O. Molyboh ",
"institution": "Інститут відновлюваної енергетики НАН України, м. Київ, Україна"
}
] |
| author_sort | Chornyi , Yu. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-09T12:14:07Z |
| description | This paper outlines the key aspects of distributed generation. The proposed concept is based on the digitalisation and intellectualisation of power facilities, the widespread deployment of distributed generation — primarily at the level of medium- and low-voltage distribution networks — and the development and implementation of cutting-edge energy-efficient technologies in the field of energy generation and distribution. Recommendations are provided for the establishment of a distrib-uted energy infrastructure that enables the design of a generation structure compatible with the load profile. This allows generation and consumption to be located closer to each other, thereby minimising network losses by reducing the distance over which energy is transmitted from the generator to the end user.  |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.2(85).72-79 |
| first_indexed | 2026-07-10T01:00:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
72
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 621.311.16:620.92 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).72-79
РЕЖИМИ РОБОТИ КОМПЛЕКСНОЇ СИСТЕМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ
Отримано 01 трав. 2026 р.; рекомендовано до публікації 26 чер. 2026 р.
Доступно онлайн 30 чер. 2026 р.
Чорний Ю. А.1, Шестеренко В. Є.2, Молибог О. Г.3
Автор для кореспонденції: Чорний Юрій,
e-mail: stud_2011@ukr.net
Анотація. Наведено основні аспекти розосередженої ге-
нерації. Зазначена ідеологія базується на активній інфор-
матизації та інтелектуалізації енергетичних об’єктів,
широкому використанні розосередженої генерації, насам-
перед на рівні розподільних електричних мереж середньої
та низької напруги, створенні та впровадженні провідних
енергоефективних технологій у сфері генерації та розпо-
ділу енергії. Надано рекомендації для створення розосередженої енергетичної інфраструктури, що
дає змогу будувати структуру генерації, сумісну з навантаженням, а це сприятиме локалізації про-
цесів генерування-споживання, а отже, мінімізації втрат у мережах за рахунок зменшення відстані
передачі енергії від генератора до споживача.
Ключові слова: відновлювані джерела енергії, система електропостачання, розосереджена генерація,
надійність, енергоефективність, сонячно-вітрова електростанція.
Вступ. На сьогодні практично всі провідні країни світу ро-
зробляють принципово нову ідеологію побудови та фун-
кціонування енергетичної галузі з метою надання безпе-
чного, надійного, економічно доцільного та екологічно
прийнятного енергозабезпечення споживачів [1].
Система розосередженої генерації (СРГ) – це повністю
інтегрована, саморегульована і самовідновлювана енер-
гетична система, що має мережеву топологію, охоплює
всі джерела генерації, всі електричні мережі й усі типи
споживачів електричної енергії, керовані єдиною мере-
жею інформаційно-керувальних пристроїв та систем у
режимі реального часу [2] (за кордоном отримала назву
Smart Grid). До складу СРГ входять малі ТЕЦ та ГЕС, паро-
газові установки (ПГУ), газотурбінні установки (ГТУ), со-
нячні електростанції (СЕС) [3]. Оскільки всі джерела РГ
мають працювати у синхронному режимі, одне відклю-
чилось інше відразу включилось, за цими всіма проце-
сами людина не здатна догледіти, а тому система по-
винна самостійно керуватись і відновлюватись при
різних відключеннях, що й покладено в концепцію Smart
Grid [4]. Таким чином, інтеграція розосередженої гене-
рації в електричні мережі дає можливість вирішити ряд
проблем для підвищення надійності й безпеки електро-
постачання та оптимізації вартості електроенергії для
споживача. Застосування розосередженої генерації дає
змогу знизити витрати на централізоване виробництво
й передачу електроенергії та підвищити надійність еле-
ктропостачання споживачів. Поняття «інтелектуальна
енергетика» [5] стає терміном, що позначає нові прин-
ципи роботи енергетики як в Україні, так і за кордоном.
Сучасні електронні, інформаційні, телекомунікаційні,
обчислювальні технології вдосконалюють процеси енер-
говиробництва та керування енергетичними потоками
на підприємствах, роблять їх надійними, безпечними й
ефективними, наділяють споживача новими можливос-
тями, а поглиблення децентралізації, метою якого є пе-
ретворення мільйонів приватних будинків, офісних цен-
трів та підприємств на виробників і продавців
електричної та теплової енергії, приведе до оптимізації
вартості електроенергії для споживача, зниження ви-
трат на централізовану передачу та розподіл електрич-
ної енергії, забезпечення основних послуг та підви-
щення енергоефективності об’єднаної енергетичної
системи України [8–12]; підвищення безперебійності
електропостачання, підвищення надійності завдяки за-
хищеності від аварійних відключень. Тож застосування
розосередженої генерації дає змогу підвищити надій-
ність електропостачання споживачів [6].
Отже, з погляду зменшення нерівномірності графіка еле-
ктричного навантаження застосування джерел розосере-
дженої генерації матиме найбільший економічний ефект
у разі використання їх населенням. Варто зазначити, що
встановлення та обслуговування таких відновлюваних
джерел РГ занадто дороге для звичайних громадян, але
якщо такою установкою користується група населення
(житловий район, котеджне містечко тощо), то актуаль-
ність використання РГ раптово зростає. Тож можливе за-
стосування диференційних тарифів, зменшення плати за
електричну енергію, гібридне електропостачання від ме-
режі чи від джерел РГ. Використання такої мікромережі
вигідне не тільки для місцевих споживачів, а й для об’єд-
наної енергетичної системи України [8–12].
1 канд. техн. наук, доцент
http://orcid.org/0009-0000-8592-4381
2 канд. техн. наук, професор
https://orcid.org/0009-0006-2574-1237
3 аспірант
https://orcid.org/0009-0005-7286-1787
1, 2 Національний університет харчових
технологій, Київ, Україна
3 Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, м. Київ, Україна
73
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
При цьому мiнi- i мiкроустановки малої потужностi, пере-
важно приватної приналежностi, можуть пiдключатися
до мережi 0,4 кВ або працювати в автономному режимi.
За такої органiзацiї розподiльча мережа принципово
змiнює конфiгурацiю та властивостi. Розвантаження осно-
вних дiлянок мережевої структури, особливо в низьково-
льтнiй частинi з напругою 0,4 кВ, сприяє зменшенню тех-
нологiчних втрат, збiльшенню надiйностi постачання та
перепускної можливостi мiжсистемних зв’язкiв [7]. Серед
основних переваг мобiльних розосереджених генера-
торiв можна також видiлити їх спроможнiсть вiддавати
електроенергiю лише в зазначенi часовi iнтервали пiко-
вих i напiвпiкових навантажень. Такий режим роботи є
особливо актуальним у перiоди пiдвищеного спожи-
вання в тих районах, де надходження електроенергiї
вiдбувається за одно- або дволiнiйною схемою з недоста-
тнiм коефiцiєнтом запасу потужностi.
Структура комплексної системи розосередженої гене-
рації
Технічна суть запропонованого пристрою пояснюється
кресленням (рис. 1), на якому зображено блок-схему
системи комплексного використання відновлюваних
джерел енергії.
Всі джерела енергії об’єднують в єдину систему і регу-
люють потужності окремих джерел за рекомендацією
математичної оптимізаційної моделі [2], при цьому вра-
ховують вартість енергії в кожному типі джерела енергії
й забезпечують мінімум вартості енергії в загальній сис-
темі енергопостачання. Електричну й теплову енергію
від сонячних установок та вітрової електростанції спо-
живають без обмежень.
Рис. 1. Схема системи комплексного використання
відновлюваних джерел енергії
До комплексної розосередженої системи входять: вітро-
електростанція 1; сонячна електрична батарея 2; біога-
зова установка 3; паливний елемент 4; геліоколектори 5;
термоклапан з термочутливим елементом на основі ма-
теріалу з ефектом пам´яті форми 6; когенераційна сис-
тема 7; твердопаливний водяний котел 8; розподільчий
щит 9; акумулятор тепла з електропідігрівом 10; датчики
витрат електроенергії та гарячої води 11, 12; блок керу-
вання 13; споживачі електроенергії та теплої води 14.
Система функціонує як єдина енергетична мікро ме-
режа, в якій мікропроцесорний блок керування коорди-
нує режими роботи окремих джерел енергії залежно
від: рівня електричного навантаження; потреб у тепло-
вій енергії; швидкості вітру; рівня сонячної радіації; вар-
тості енергії від окремих джерел.
Основним завданням системи керування є забезпечення
мінімальної вартості енергопостачання при збереженні
необхідної надійності та стабільності роботи системи.
Вітрова електростанція 1 та сонячна електрична батарея
2 можуть забезпечити населення електричною енер-
гією, когенераційна система заводської комплектації 7 –
тепловою та електричною, геліоколектори 5 – тепло-
вою. Пальним для когенераційної системи є біогаз, який
надходить з біогазової установки 3. Цей же біогаз пода-
ється на паливний елемент 4, де його енергія безпосе-
редньо перетворюється на електричну енергію.
Аналіз режимів роботи системи
У літній період основне навантаження припадає на соня-
чні електричні батареї 2 і геліоколектори 5. Це пов’язано
з високим рівнем сонячної радіації і, відповідно, ефекти-
вним генеруванням електричної й теплової енергії.
У цьому режимі: зменшується навантаження на когене-
раційну систему 7, що спричиняє економію біогазу та
твердого палива; зменшує навантаження на центральну
мережу. Вітроелектростанція працює як допоміжне
джерело генерації й використовується в разі зменшення
сонячної активності.
В опалювальний сезон (зимовий режим) суттєво зростає
споживання теплової енергії й одночасно зменшується
рівень сонячної радіації. Ефективність сонячної батареї
та геліоколекторів суттєво зменшується, але зростає по-
тужність вітроелектростанції, оскільки збільшується
швидкість вітру. Це частково компенсує недовиробниц-
тво електроенергії сонячними батареями. У періоди
штилю й низьких температур повітря збільшують потуж-
ність когенераційної системи, біогазової установки, ав-
томатизованого твердопаливного водяного котла та па-
ливного елемента. Оскільки біогазова установка
працює періодично і відключається під час заванта-
ження чи очищення її від відходів, необхідно передба-
чити дві (або більше) установки.
Необхідно також проаналізувати роботу системи за ни-
зької вітрової та сонячної активності. У цьому режимі за-
гальне навантаження переходить на когенераційну сис-
тему, біогазову установку та твердопаливний котел.
Співвідношення потужностей окремих джерел генерації
відповідно до поточних потреб споживачів автоматично
керується мікропроцесорною системою.
Для забезпечення надійності роботи системи здійсню-
ється дублювання елементів системи. Це важливо в разі
74
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
необхідності тимчасових відключень під час заванта-
жень або очищення.
Важливим є питання використання системи за максима-
льних швидкостей вітру.
У таких режимах вітроелектростанція в системі перехо-
дить у режим комбінованого виробництва електричної
й теплової енергії. Механічна енергія розподіляється на
виробництво електроенергії і нагрівання води з накопи-
ченням теплової енергії в тепловому акумуляторі.
У разі об’єднання відновлюваних джерел енергії – віт-
роенергетичної установки, сонячних батарей, біогазо-
вих установок, геліоколекторів, автоматизованих твер-
допаливних водяних котлів, у яких використовують
горючі відходи, – в єдину систему необхідність у засто-
суванні резервних джерел енергії відпадає.
У багатьох випадках до систем комплексного викорис-
тання відновлюваних джерел енергії долучаються віт-
рові теплоелектростанції [14].
Вітрова теплоелектростанція (рис. 2) складається з: вітро-
двигуна 1, електромагнітної муфти 2, печі гідродинаміч-
них втрат 3, насоса подачі води 4, термоклапана 5, тепло-
вого акумулятора 6, електрогенератора 7, датчика струму
8, блока керування 9, датчика швидкості ротора 10.
Рис. 2. Блок-схема вітрової теплоелектростанції
У разі значного електричного навантаження й середніх
швидкостей вітру установка працює як звичайна вітрое-
лектростанція: вітродвигун 1 віддає всю свою потуж-
ність електрогенератору 7.
Якщо швидкість вітру наближається до максимальних
значень, підключається піч гідродинамічних втрат 3 до
ротора вітродвигуна 1. Це забезпечить можливість зба-
лансувати потужності генерування за рахунок вітроуста-
новки та печі гідродинамічних втрат (ПГПВ) і переті-
кання гарячої води в тепловий акумулятор 6.
Вода з теплового акумулятора може бути використана в
зручний для населення час з метою забезпечення насе-
лення електричною і тепловою енергією.
Наявність теплового акумулятора актуальна для викори-
стання короткочасних шквалів та тривалих бурь для на-
грівання води і використання її в штиль [14].
Інтеграція розосереджених джерел енергії потребує фо-
рмування складної системи енергозабезпечення [16,
17]. Необхідно розглянути методи формування мікро
мереж та інтегрованих систем, адекватно оцінивши мо-
жливість втілення концепції в умовах України. Проаналі-
зувавши можливості та проблеми застосування розосе-
редженої генерації, доходимо висновку, що для
оптимального розміщення та вибору джерел розосере-
дженої генерації (РГ) доцільно використовувати методи
нечіткої логіки та багатокритеріальний аналіз. Повинна
бути розроблена спеціальна методика для врахування
невизначеності та нерівномірності споживання електро-
приймачами та генерації електричної енергії відновлю-
ваними джерелами енергії. Для оцінки економічного
аспекту втілення концепції розосередженої генерації
необхідна методика вибору альтернатив генерації, за
результатами якої визначається фінансова доцільність
проєктування мікро енергосистеми на базі джерел РГ. З
огляду на актуальність, переваги та потенціал відновлю-
ваних ресурсів в Україні, на базі отриманих методів має
бути сформований алгоритм альтернативного енергоза-
безпечення об’єкта з використанням розосереджених
джерел енергії. Складність такої системи електропоста-
чання полягає в необхідності інформатизації процесів,
застосування сучасних енергетичних установок, елект-
ричних апаратів та систем обліку. Переваги від такої си-
стеми отримають як споживач, так і енергосистема, оскі-
льки рознесення електричного навантаження позитив-
но впливає на графік електричного навантаження, дає
змогу застосувати диференційовані тарифи та підвищує
надійність електропостачання.
Розробка чіткої стратегії еволюції існуючих енергетич-
них та пов’язаних з нею інфраструктур потребує систем-
ного та збалансованого підходу, комплексного аналізу
альтернатив із застосуванням технічних, фінансових, со-
ціальних та екологічних критеріїв з використанням ме-
тодів ризик-менеджменту. Подібна трансформація ене-
ргетичної системи надає їй позитивних якостей, однак
призводить до появи певних проблем та ризиків.
Впровадження засобів розосередженої генерації стиму-
люється прагненням до диверсифікації паливно-енерге-
тичних ресурсів за рахунок збільшення частки альтерна-
тивних та місцевих (включаючи технологічні відходи)
ресурсів. В умовах росту тарифів на енергоносії, нестачі
генеруючих потужностей, їх зносу та низької ефективно-
сті зацікавленість у використанні розосередженої гене-
рації з метою підвищення надійності з боку споживачів
неперервно зростає.
Поява змішаної приватно-державної форми власності по-
требує реформування енергетичного сектору [13], розви-
тку нових технологій, впровадження інформаційних та ді-
агностичних систем, засобів вимірювання й управління з
метою підвищення ефективності виробництва, передачі і
розподілу електричної енергії для забезпечення
75
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
надійності і якості електрозабезпечення споживачів. Ро-
зосереджена генерація розміщується в стратегічних міс-
цях мережі зі слабкими електричними зв’язками, а саме
недостатньою пропускною здатністю мереж передачі та
розподілення електроенергії або в місцях, значно відда-
лених від джерел централізованої генерації, що покра-
щує надійність та стабільність роботи енергосистеми.
У системі розосередженої генерації для керування пото-
ками потужності та регулювання напруги можливе ви-
користання дворівневої системи керування [18].
Суттєвою перевагою дворівневого способу регулювання є
комплексність керування потоками потужності та одноча-
сність регулювання всіх джерел потужності в системі.
Проте на відміну від дистанційного регулювання, де за си-
гналом з диспетчерського пункту здійснюється переми-
кання незалежно у вітці, цей спосіб пропонує враховувати
рівні двох сигналів – від місцевого давача і від регулятора
вищого рівня. Перемикання відбувається вибірково, в ок-
ремих вітках і тільки за певних рівнів сигналів.
Таким чином, інтеграція розосередженої генерації в еле-
ктричні мережі дає можливість вирішити ряд проблем
для підвищення надійності та безпеки електропоста-
чання [15], збереження стійкості функціонування енерго-
систем та оптимізації вартості електроенергії для спожи-
вача, зниження залежності від централізованих мереж,
зниження витрат на передачу електроенергії, забезпе-
чення основних послуг та підвищення енергоефективно-
сті, підвищення стійкості енергосистеми до аварійних ре-
жимів, зменшення витрат органічного палива.
Висновки
Проведений аналіз показав, що комплексні (інтегра-
льні) системи розосередженої генерації забезпечують
ефективне функціонування в різних режимах роботи за
рахунок оптимального використання сонячної [19], віт-
рової, когенераційної та біогазової генерації.
Перевагами системи є: можливість адаптації до змін
електричного й теплового навантаження з автоматич-
ним перерозподілом потоків потужності; підвищення
надійності електропостачання, зменшення витрат па-
лива, забезпечення роботи мережі в різних кліматичних
умовах.
Таким чином, розподільна електрична мережа посту-
пово перетворюється на мережу з характерними особли-
востями ізольованої електричної системи.
ПОСИЛАННЯ
1. Abhik Banerjee, V. Mukherjee, S.P. Ghoshal (2013),
Modeling and seeker optimization based simulation for
intelligent reactive power control of an isolated hybrid
power system, Swarm and Evolutionary Computation,
13, pp. 85–100.
2. Qingfeng Tang, Jianhua Zhang, Linze Huang (2014), Co-
ordinating Control of Reactive Power Optimization in
Distribution Power System with Distributed Wind En-
ergy, AASRI Procedia, 7, pp. 38–44.
3. Aqeel Ahmed Bazmi, Gholamreza Zahedi (2011), Sus-
tainable energy references.
4. Tian Y., Zhao C. Y. A review of solar collectors and ther-
mal energy storage in solar thermal applications. Ap-
plied Energy. Volume 104. April 2013. Pp. 538–553.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.11.051
5. Rismanchi B., Saidur R., Boroumandjazi G., Ahmed S.
Energy, exergy and environmental analysis of cold
thermal energy storage (CTES) systems. Renew Sustain
Energy Rev. 16 (2012) 5741–5746.
6. Yau Y. H., Rismanchi B. A review on cool thermal en-
ergy storage technologies and operating strategies. Re-
new Sustain Energy Rev. 15 (2012) 787–797.
7. Kousksou T., Bruel P., Jamil A., El Rhafiki T., Zeraouli Y.
Energy storage: Application and challenges. Solar En-
ergy Materials & Solar Cells. 120 (2013) 59–80.
8. Garg H. P., Mullick S. C., Bhargava A. K. Solar Thermal
Energy Storage, first ed., D. Reidel Publishing Com-
paany. Dordrecht. Holland. 1985.
9. Lane G. A. Solar Heat Storage: Latent Heat Materials.
CRC Press. Boca Raton. USA.
10. Omid Alizadeh Mousavi, Rachid Cherkaoui (2014), In-
vestigation and V–Q based optimization methods for
Heat Materials. CRC Press. Boca Raton. USA. 1983.
11. Tschappu F. Problems of the exact measurement of
electrical energy in networks having harmonic content
in the current // Landis and Gyr Review.1981. Vol. 28,
№2.
12. EC. Disturbances in supply systems caused by house-
hold appliances and similar electrical equipment. IEC
Publication 555. Parts 1–3, 1982.
13. Шестеренко В. Є. Системи електроспоживання та
електропостачання промислових підприємств.
Вінниця: Нова книга, 2011. 656 с.
14. Шестеренко В. Є. Патент на винахід № 103417, МПК
F 03D 9/00, F 03D 7/04, F 24J3/00 – Вітрова
теплоелектростанція. Опубл. Бюл. № 19, 2013.
15. Fernandes D., Pitie F., Caceres G., Baeyens J. Thermal
energy storage: "How previous findings determine cur-
rent research priorities". Energy. 39 (2012) 246–257.
16. Fernandez A. I., Martinez M., Segarra M., Martorell I.,
Cabeza L. P. Selection of materials with potential in
sensible thermal energy storage. Sol Energy Mater Sol
Cells. 94 (2010) 1723–1729.
17. Chen H., Cong T. N., Yang W., Tan C., Li Y., Ding Y. Pro-
gress in electrical energy storage system: A critical re-
view. Progress in Natural Science. 19 (2009) 291–312.
18. Шестеренко В. Є. Деклараційний патент № 14372
UA, H02J 3/12 .Спосіб керування
електроспоживанням. Опубл. 15.05.2006. Бюл. № 5.
19. Лацанич А., Шестеренко В. Перспективи
використання сонячних електроустановок
20. Матеріали 89 міжнарод. наук. конф. мол. вчених,
аспір. і студ.“Наукові здобутки молоді – вирішенню
проблем харчування людства у 21 ст“. 2-3 квітня ,
2024р. Ч. 2. Київ, НУХТ, с. 341–342.
https://www.sciencedirect.com/author/7403563924/changying-zhao
https://www.sciencedirect.com/journal/applied-energy
https://www.sciencedirect.com/journal/applied-energy
https://www.sciencedirect.com/journal/applied-energy/vol/104/suppl/C
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.11.051
76
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 621.311.16:620.92 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.1(84).72-79
OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM
Received May 01, 2026; accepted Jun. 26, 2026
Available online June. 30, 2026
Chornyi Yu.¹, Shesterenko V.², Molyboh O.³
Author for correspondence: Chornyi Yurii,
e-mail: stud_2011@ukr.net
Abstract. This paper outlines the key aspects of distributed gen-
eration. The proposed concept is based on the digitalisation and
intellectualisation of power facilities, the widespread deployment
of distributed generation — primarily at the level of medium- and
low-voltage distribution networks — and the development and
implementation of cutting-edge energy-efficient technologies in
the field of energy generation and distribution. Recommendations
are provided for the establishment of a distrib-uted energy infrastructure that enables the design of a generation
structure compatible with the load profile. This allows generation and consumption to be located closer to each
other, thereby minimising network losses by reducing the distance over which energy is transmitted from the gen-
erator to the end user.
Keywords: renewable energy sources, power supply system, distributed generation, reliability, energy effi-
ciency, solar-wind power plant.
Introduction
Today, virtually all of the world's leading countries are de-
veloping a fundamentally new concept for the design and
operation of the energy sector, with the aim of providing
consumers with a safe, reliable, economically viable and
environmentally acceptable energy supply [1].
A distributed generation system (DGS) is a fully integrated,
self-regulating and self-healing power system with a net-
work topology that encompasses all generation sources, all
electrical networks and all categories of electricity consum-
ers, governed in real time by a single network of infor-
mation-and-control devices and systems [2] (known abroad
as the Smart Grid). A DGS incorporates small CHP plants
and hydroelectric power plants (HPPs), combined-cycle gas
turbine (CCGT) units, gas turbine (GT) units and solar power
plants (SPPs) [3]. Since all DG sources must operate in syn-
chronism — the moment one is disconnected, another
must immediately come online — these processes are be-
yond the capacity of a human operator to track; the system
must manage control and restore itself under different out-
age conditions, which is precisely the principle underpin-
ning the Smart Grid concept [4]. Thus, integrating distrib-
uted generation into electrical networks makes it possible
to address a range of problems concerning the reliability
and security of power supply and the optimisation of elec-
tricity costs for the consumer. The deployment of distrib-
uted generation reduces the costs of centralised electricity
generation and transmission and enhances the reliability of
supply to consumers. The expression "intelligent power en-
gineering" [5] is becoming a term that denotes the new
operating principles of the energy sector, both in Ukraine
and abroad. Modern electronic, information, telecommu-
nications and computing technologies are refining the pro-
cesses of energy production and the management of en-
ergy flows at enterprises, rendering them reliable, safe and
efficient and equipping the consumer with new capabili-
ties; meanwhile, the deepening of decentralisation —
whose goal is to turn millions of private homes, office cen-
tres and enterprises into producers and sellers of electrical
and thermal energy — will lead to the optimisation of elec-
tricity costs for the consumer, a reduction in the costs of
centralised transmission and distribution of electrical en-
ergy, the provision of essential services and improved en-
ergy efficiency of the Integrated Power System of Ukraine
[8–12], along with greater continuity of supply and en-
hanced reliability through protection against emergency
outages. Therefore, distributed generation can improve
the reliability of power supply. [6].
Accordingly, from the standpoint of smoothing out the un-
evenness of the electrical load curve, distributed genera-
tion sources will deliver the greatest economic benefit
when employed by households. It is worth noting that in-
stalling and maintaining such renewable DG sources is pro-
hibitively expensive for ordinary households; however,
once a single installation is shared by a group of users (a
residential district, a cottage settlement and the like), the
case for deploying DG rises sharply. This enables the use of
differentiated tariffs, reduced electricity charges and a hy-
brid power supply drawn either from the grid or from DG
sources. The operation of such a microgrid is advantageous
1 PhD (Engineering Sc.), Associate Professor,
http://orcid.org/0009-0000-8592-4381
2 PhD (Engineering Sc.), Professor,
https://orcid.org/0009-0006-2574-1237
3 PhD Student
https://orcid.org/ 0009-0005-7286-1787
1, 2 National University of Food
Technologies, Kyiv, Ukraine
3 Institute of Renewable Energy of NAS of
Ukraine, Kyiv, Ukraine
77
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
not only for local consumers but also for the Integrated
Power System of Ukraine [8–12].
In this context, low-capacity mini- and micro-installations,
predominantly privately owned, may be connected to the
0.4 kV network or operate in stand-alone mode. Under
such an arrangement, the distribution network fundamen-
tally changes its configuration and characteristics. Offload-
ing the main sections of the network structure — particu-
larly the low-voltage part at 0.4 kV — helps to reduce
technical losses and to increase both supply reliability and
the throughput capacity of inter-system links [7]. Among
the principal advantages of mobile distributed generators,
one may also single out their ability to feed electricity into
the grid only during specified time intervals of peak and
shoulder loads. Such an operating mode is especially rele-
vant during periods of elevated consumption in areas
where electricity is supplied via a single- or double-line
scheme with an insufficient power reserve margin.
Structure of the Integrated Distributed Generation Sys-
tem
The technical essence of the proposed device is illustrated
by the drawing (Fig. 1), which presents a block diagram of a
system for the integrated use of renewable energy sources.
All energy sources are combined into a single system, and
the power outputs of the individual sources are regulated
in accordance with the recommendations of a mathemati-
cal optimisation model [2]; in doing so, the cost of energy
from each type of source is taken into account, and the
minimum energy cost across the overall power supply sys-
tem is ensured. Electrical and thermal energy from the so-
lar installations and the wind power plant is consumed
without restriction.
Fig. 1. Diagram of a system for the integrated use of re-
newable energy sources
The integrated distributed system comprises: a wind power
plant 1; a photovoltaic (PV) array 2; a biogas plant 3; a fuel cell
4; solar thermal collectors 5; a thermal valve with a heat-
sensitive element based on a shape-memory material 6; a co-
generation system 7; a solid-fuel hot-water boiler 8; a switch-
gear 9; a heat accumulator with electric heating 10; electricity-
and hot-water-consumption sensors 11, 12; a control unit 13;
and consumers of electricity and hot water 14.
The system operates as a single energy microgrid in which
a microprocessor-based control unit coordinates the oper-
ating modes of the individual energy sources depending on
the following: the level of electrical load; the demand for
thermal energy; wind speed; the level of solar radiation;
and the cost of energy from the individual sources.
The principal task of the control system is to ensure the
minimum cost of energy supply while maintaining the req-
uisite reliability and stability of the system's operation.
The wind power plant 1 and the photovoltaic array 2 can
supply households with electrical energy; the factory-as-
sembled cogeneration system 7 supplies both thermal and
electrical energy; and the solar thermal collectors 5 supply
thermal energy. The fuel for the cogeneration system is bi-
ogas, which is fed in from the biogas plant 3. The same bio-
gas is fed to the fuel cell 4, where its energy is converted
directly into electrical energy.
Analysis of the System's Operating Modes
In the summer period, the main load falls on the photovol-
taic (PV) arrays 2 and the solar thermal collectors 5. This is
attributable to the high level of solar radiation and, corre-
spondingly, to the efficient generation of electrical and
thermal energy.
In this mode, the load on the cogeneration system 7 is re-
duced, which yields savings in biogas and solid fuel, and the
load on the centralised grid is likewise eased. The wind
power plant operates as an auxiliary generation source and
is brought into use whenever solar activity declines.
During the heating season (winter mode), the consumption
of thermal energy rises substantially while, at the same
time, the level of solar radiation falls. The efficiency of the
PV arrays and solar thermal collectors decreases markedly,
but the output of the wind power plant grows as wind
speed increases. This partially offsets the shortfall in elec-
tricity generated by the PV arrays. During periods of calm
and low air temperatures, the output of the cogeneration
system, the biogas plant, the automated solid-fuel hot-wa-
ter boiler and the fuel cell is increased. Since the biogas
plant operates intermittently and is shut down for loading
or for cleaning out waste, provision must be made for two
(or more) such plants.
It is also necessary to analyse the operation of the system
under conditions of low wind and solar activity. In this
mode, the entire load is transferred to the cogeneration
system, the biogas plant and the solid-fuel boiler. The ratio
of the outputs of the individual generation sources is con-
trolled automatically by the microprocessor-based system
in accordance with consumers' current demand.
To ensure reliable operation, redundancy is provided for
the system's components. This is important whenever tem-
porary shutdowns are required for loading or cleaning.
78
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
An important consideration is the operation of the system
at maximum wind speeds.
Under such modes, the wind power plant within the system
switches to combined generation of electrical and thermal
energy. The mechanical energy is split between electricity
generation and water heating, with the thermal energy
stored in the heat accumulator.
When renewable energy sources — a wind power installa-
tion, PV arrays, biogas plants, solar thermal collectors and
automated solid-fuel hot-water boilers fired with combus-
tible waste — are combined into a single system, the need
to employ reserve (backup) energy sources is eliminated.
In many cases, wind thermal power plants (WTPPs) are em-
ployed in systems for the integrated use of renewable en-
ergy sources [14].
A wind thermal power plant (Fig. 2) consists of: a wind tur-
bine 1; an electromagnetic clutch 2; a hydrodynamic-loss
furnace 3; a water-feed pump 4; a thermal valve 5; a heat
accumulator 6; an electric generator 7; a current sensor 8;
a control unit 9; and a rotor-speed sensor 10.
Fig. 2. Block diagram of a wind thermal power plant
Under a significant electrical load and moderate wind
speeds, the installation operates as a conventional wind
power plant: the wind turbine 1 delivers all of its power to
the electric generator 7.
If the wind speed approaches its maximum values, the hy-
drodynamic-loss furnace 3 is coupled to the rotor of the
wind turbine 1. This makes it possible to balance the gen-
erating capacities provided by the wind installation and the
hydrodynamic-loss furnace (HLF) and to channel the result-
ing hot water into the heat accumulator 6.
The water from the heat accumulator can be drawn off at a
time convenient for households, in order to supply them
with electrical and thermal energy. The presence of a heat
accumulator is valuable for harnessing short-lived squalls
and prolonged storms to heat water, which can then be
used during periods of calm [14].
The integration of distributed energy sources calls for the
formation of a complex energy-supply system [16, 17]. The
methods for forming microgrids and integrated systems
need to be examined, with a sound assessment of the fea-
sibility of implementing the concept under Ukrainian con-
ditions. Having analysed the opportunities and the prob-
lems associated with the deployment of distributed
generation, we arrive at the conclusion that, for the optimal
siting and selection of distributed generation (DG) sources,
it is expedient to use fuzzy-logic methods and multi-criteria
analysis. A dedicated methodology must be developed in
order to account for the uncertainty and unevenness both
of consumption by electricity consumers and of electrical-
energy generation by renewable energy sources. To evalu-
ate the economic dimension of implementing the distrib-
uted-generation concept, a methodology for selecting gen-
eration alternatives is required, the results of which
determine the financial viability of designing a micro power
system based on DG sources. In view of the relevance, the
advantages and the potential of renewable resources in
Ukraine, the methods obtained should serve as the basis
for formulating an algorithm for alternative energy supply
to a given facility employing distributed energy sources.
The complexity of such a power supply system lies in the
need to digitalise the relevant processes and to deploy
modern power-generating installations, electrical appa-
ratus and metering systems. The advantages of such a sys-
tem will be appreciated by both the consumer and the
power system itself, since the dispersal of the electrical
load has a beneficial effect on the load curve, enables dif-
ferentiated tariffs to be applied, and enhances the reliabil-
ity of power supply.
The development of a clear strategy for the evolution of ex-
isting energy and related infrastructures calls for a system-
atic and balanced approach, together with a comprehen-
sive analysis of alternatives drawing on technical, financial,
social and environmental criteria and on risk-management
methods. Such a transformation of the energy system en-
dows it with a number of positive qualities; it does, how-
ever, give rise to certain problems and risks.
The introduction of distributed generation facilities is driven
by the pursuit of diversification of fuel and energy resources
through an increased share of alternative and local resources
(including industrial waste). Against a backdrop of rising en-
ergy tariffs, a shortfall in generating capacity, the wear and
tear of existing assets and their low efficiency, consumer in-
terest in deploying distributed generation as a means of en-
hancing reliability continues to grow.
The emergence of a mixed private-and-public form of own-
ership calls for a reform of the energy sector [13], for the
development of new technologies and for the deployment
of information and diagnostic systems, as well as measure-
ment and control facilities, with the aim of improving the
efficiency of the generation, transmission and distribution
of electrical energy, while ensuring the reliability and qual-
ity of electricity supply to consumers. Distributed genera-
tion is sited at strategic points of the network with weak
79
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
electrical links — namely, where the throughput capacity of
transmission and distribution networks is insufficient, or in
locations significantly remote from centralised generation
sources — which improves the reliability and stability of the
power system's operation.
In a distributed generation system, a two-level control
scheme [18] may be employed for the management of
power flows and for voltage regulation.
A substantial advantage of the two-level control approach
lies in the integrated management of power flows and the
simultaneous regulation of all power sources within the sys-
tem. By contrast, unlike remote control — where switching
is performed in a given branch on a signal from the control
centre, independently — the proposed approach takes into
account two signal levels: from a local sensor and from a
higher-level regulator. Switching occurs selectively, in indi-
vidual branches, and only at certain signal levels.
Thus, the integration of distributed generation into electri-
cal networks makes it possible to address a number of
problems concerned with: enhancing the reliability and se-
curity of power supply [15]; preserving the stable operation
of power systems and optimising the cost of electricity for
the consumer; reducing dependence on centralised net-
works; cutting electricity transmission costs; ensuring es-
sential services and improving energy efficiency; increasing
the resilience of the power system to emergency condi-
tions; and reducing fossil-fuel consumption.
Conclusions
The analysis carried out has shown that integrated distrib-
uted generation systems ensure effective operation across
a range of operating modes through the optimal use of so-
lar [19], wind, cogeneration and biogas generation.
The advantages of such a system are: the ability to adapt to
changes in the electrical and thermal load through the au-
tomatic redistribution of power flows; enhanced reliability
of power supply; reduced fuel consumption; and the capac-
ity to operate the network under a variety of climatic con-
ditions.
The distribution network is thus gradually being trans-
formed into a network that exhibits the characteristic fea-
tures of an islanded electrical system.
REFERENCES
1. Abhik Banerjee, V. Mukherjee, S.P. Ghoshal (2013),
Modeling and seeker optimization based simulation for
intelligent reactive power control of an isolated hybrid
power system, Swarm and Evolutionary Computation,
13, pp. 85-100.
2. Qingfeng Tang, Jianhua Zhang, Linze Huang (2014), Co-
ordinating Control of Reactive Power Optimization in
Distribution Power System with Distributed Wind En-
ergy, AASRI Procedia, 7, pp. 38-44.
3. Aqeel Ahmed Bazmi, Gholamreza Zahedi (2011), Sus-
tainable energy references.
4. Tian Y., Zhao C. Y. A review of solar collectors and ther-
mal energy storage in solar thermal applications. Ap-
plied Energy. Volume 104. April 2013. Pp. 538–553.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.11.051
5. Rismanchi B., Saidur R., Boroumandjazi G., Ahmed S.
Energy, exergy and environmental analysis of cold
thermal energy storage (CTES) systems. Renew Sustain
Energy Rev. 16 (2012) 5741–5746.
6. Yau Y. H., Rismanchi B. A review on cool thermal en-
ergy storage technologies and operating strategies. Re-
new Sustain Energy Rev. 15 (2012) 787–797.
7. Kousksou T., Bruel P., Jamil A., El Rhafiki T., Zeraouli Y.
Energy storage: Application and challenges. Solar En-
ergy Materials & Solar Cells. 120 (2013) 59–80.
8. Garg H. P., Mullick S. C., Bhargava A. K. Solar Thermal
Energy Storage, first ed., D. Reidel Publishing Com-
pany. Dordrecht. Holland. 1985.
9. Lane G. A. Solar Heat Storage: Latent Heat Materials.
CRC Press. Boca Raton. USA.
10. Omid Alizadeh Mousavi, Rachid Cherkaoui (2014), In-
vestigation and V–Q based optimization methods for
Heat Materials. CRC Press. Boca Raton. USA. 1983.
11. Tschappu F. Problems of the exact measurement of
electrical energy in networks having harmonic content
in the current // Landis and Gyr Review. 1981. Vol. 28,
№2.
12. EC. Disturbances in supply systems caused by house-
hold appliances and similar electrical equipment. IEC
Publication 555, Parts 1-3, 1982.
13. V.E. Shesterenko Systems of electricity consumption
and electricity supply of industrial enterprises. - Vinny-
tsia: Nova Knyga, 2011. - 656 p.
14. Shesterenko V.E., Patent for invention No. 103417,
MPK F 03D 9/00, F 03D 7/04, F 24J3/00 – Wind thermal
power plant/. Publ. Bull. No. 19, 2013.
15. Fernandes D., Pitie F., Caceres G., Baeyens J. Thermal
energy storage: "How previous findings determine
current research priorities". Energy. 39 (2012) 246–
257.
16. Fernandez A. I., Martinez M., Segarra M., Martorell I.,
Cabeza L. P. Selection of materials with potential in
sensible thermal energy storage. Sol Energy Mater Sol
Cells. 94 (2010) 1723–1729.
17. Chen H., Cong T. N., Yang W., Tan C., Li Y., Ding Y. Pro-
gress in electrical energy storage system: A critical re-
view. Progress in Natural Science. 19 (2009) 291–312.
18. Shesterenko V.E. Declarative patent No. 14372 UA,
H02J 3/12. Method of controlling electricity consump-
tion./. – Publ. 15.05.2006. Bull. No. 5.
19. Latsanich. A, Shesterenko V. Prospects for the use of
solar power plants. Materials of the 89th International
Scientific Conference of Young Scientists, Postgradu-
ates and Students "Scientific Achievements of Youth -
Solving the Problems of Human Nutrition in the 21st
Century". April 2-3, 2024 - Part 2. Kyiv, National Uni-
versity of Chemistry and Technology, pp. 341-3
https://www.sciencedirect.com/author/7403563924/changying-zhao
https://www.sciencedirect.com/journal/applied-energy
https://www.sciencedirect.com/journal/applied-energy
https://www.sciencedirect.com/journal/applied-energy/vol/104/suppl/C
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.11.051
|
| id | veorgua-article-622 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-10T01:00:19Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/31/20f8afbeae213db7dca30da3727d9e31.pdf |
| spelling | veorgua-article-6222026-07-09T12:14:07Z OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM РЕЖИМИ РОБОТИ КОМПЛЕКСНОЇ СИСТЕМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ Chornyi , Yu. Shesterenko, V. Molyboh , O. renewable energy sources, power supply system, distributed generation, reliability, energy efficiency, solar-wind power plant. відновлювані джерела енергії, система електропостачання, розосереджена генерація, надійність, енергоефективність, сонячно-вітрова електростанція. This paper outlines the key aspects of distributed generation. The proposed concept is based on the digitalisation and intellectualisation of power facilities, the widespread deployment of distributed generation — primarily at the level of medium- and low-voltage distribution networks — and the development and implementation of cutting-edge energy-efficient technologies in the field of energy generation and distribution. Recommendations are provided for the establishment of a distrib-uted energy infrastructure that enables the design of a generation structure compatible with the load profile. This allows generation and consumption to be located closer to each other, thereby minimising network losses by reducing the distance over which energy is transmitted from the generator to the end user.  Наведено основні аспекти розосередженої генерації. Зазначена ідеологія базується на активній інформатизації та інтелектуалізації енергетичних об’єктів, широкому використанні розосередженої генерації, насамперед на рівні розподільних електричних мереж середньої та низької напруги, створенні та впровадженні провідних енергоефективних технологій у сфері генерації та розподілу енергії. Надано рекомендації для створення розосередженої енергетичної інфраструктури, що дає змогу будувати структуру генерації, сумісну з навантаженням, а це сприятиме локалізації процесів генерування-споживання, а отже, мінімізації втрат у мережах за рахунок зменшення відстані передачі енергії від генератора до споживача.  Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/622 10.36296/1819-8058.2026.2(85).72-79 Vidnovluvana energetika ; No. 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 72-79 Возобновляемая энергетика; № 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 72-79 Відновлювана енергетика; № 2(85) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 72-79 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.2(85) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/622/533 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | renewable energy sources power supply system distributed generation reliability energy efficiency solar-wind power plant. Chornyi , Yu. Shesterenko, V. Molyboh , O. OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM |
| title | OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM |
| title_alt | РЕЖИМИ РОБОТИ КОМПЛЕКСНОЇ СИСТЕМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ |
| title_full | OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM |
| title_fullStr | OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM |
| title_full_unstemmed | OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM |
| title_short | OPERATING MODES OF AN INTEGRATED DISTRIBUTED GENERATION SYSTEM |
| title_sort | operating modes of an integrated distributed generation system |
| topic | renewable energy sources power supply system distributed generation reliability energy efficiency solar-wind power plant. |
| topic_facet | renewable energy sources power supply system distributed generation reliability energy efficiency solar-wind power plant. відновлювані джерела енергії система електропостачання розосереджена генерація надійність енергоефективність сонячно-вітрова електростанція. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/622 |
| work_keys_str_mv | AT chornyiyu operatingmodesofanintegrateddistributedgenerationsystem AT shesterenkov operatingmodesofanintegrateddistributedgenerationsystem AT molyboho operatingmodesofanintegrateddistributedgenerationsystem AT chornyiyu režimirobotikompleksnoísistemirozoseredženoígeneracíí AT shesterenkov režimirobotikompleksnoísistemirozoseredženoígeneracíí AT molyboho režimirobotikompleksnoísistemirozoseredženoígeneracíí |