Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 9

Electrical power and energy balance in the local electrical system by using reconciliation of the generation and consumption schedules

Bilans mocy i energii elektrycznej w lokalnym systemie elektroenergetycznym za pomocą uzgadniania harmonogramów wytwarzania i zużycia

10.15199/48.2023.09.10

nr katalogowy: 145232
10.15199/48.2023.09.10

Streszczenie

The paper considers the problem of balancing power and electricity in a local electric power system (LES), in which electricity consumption and its generation by renewable energy sources (RES) are proportional to each other. In the LES, the principle is implemented - what is generated is consumed by its own consumers. The LES is considered as part of an electric power system (EPS) with large power plants, but which can operate in an autonomous mode. The sources of electricity in the LES are small hydroelectric power plants (SHPP), photovoltaic and wind power plants (PV, WPP), the production of which is unstable due to dependence on natural conditions. That is why the LES provides for reserve existing maneuvering capacity, electrochemical storage, hydrogen technologies and biogas plants in the UES. To assess the possibility and effectiveness of methods and means of reserving the instability of RES electricity production, the criterion method of the similarity theory was used. From the analysis of the proportionality and sensitivity of the relative costs of RES reserve capabilities and means, it is shown that the best are hydrogen technologies and the coordination of electricity generation and consumption schedules in the RES. First of all, we recommend to use the possibility of using electricity generation and consumption schedules in the LES. For the amount of electricity that remained unbalanced after such reconciliation, it is advisable to use the hydrogen produced in the LES for full balancing. Coordination of generation and consumption schedules in the LES for balancing electricity in it is carried out using a morphometric apparatus, which is based on the transition from the Cartesian to the polar coordinate system. It is shown that the use of a morphometric apparatus for analyzing the unevenness of graphs has a number of advantages and allows for a comprehensive and detailed assessment of the graphs shape. Conditions are created for monitoring the dynamics of changes in consumption and generation schedules in the LES and assessing the impact on the technological processes of electricity consumers.

Abstract

W artykule rozpatruje się problem balansowania mocy i energii elektrycznej w lokalnym systemie elektroenergetycznym (LSE), w którym zużycie energii elektrycznej i jej generowanie przez odnawiane źródła energii (OZE) są dostosowane do siebie. W LSE realizuje się zasadę: to, co zostało wyprodukowane, jest spożywane przez jej własnych użytkowników. LSE jest rozpatrywana jako część składowa systemu elektroenergetycznego (SEE) z dużymi elektrowniami, ale posiadająca możliwość pracy autonomicznej. Żródłami energii elektrycznej w LSE są małe hydroeletrownie (MHE), fotoelektrownie I elektownie wiatrowe (FE, EW), produkowanie energii elektrycznej przez które nie jest stabilne ze względu na zależność od warunków pogodowych. Przeto w LSE są przewidziane rezerwowe moce manewrowe, zbiorniki elektrochemiczne, technologie wodorowe i urządzenia biogazowe. Dla oceny możliwości i skuteczności sposobów i metod rezerwowania niestabilności generowania energii elektrycznej OZE wykorzystano metodę kryterialną teorii podobieństwa. Analiza proporcjonalności i wrażliwości kosztów względnych do ewentualnych sposobów i srodków rezerwowania OZE pokazała, że najlepsze są technologie wodorowe i uzgodnienie wykresów generowania i zużycia energii elektrycznej w LSE. W pierwszej kolejności zaleca się wykorzystanie możliwości uzgadniania w LSE wykresów generowania I zużycia energii elektrycznej. Do ilości energii elektrycznej, która nie jest balansowanie po takim uzgodnieniu, dla pełnego wyrównania zalecane jest wykorzystanie wyprodukowanego w LSE wodoru. Uzgodnienie wykresów generowania i zużycia w LSE w celu wyrównania w nim energii elektrycznej jest realizowane przy użyciu aparatu morfometrycznego, zasadą którego jest przejście od kartezjańskiego do biegunowego układu współrzędnych. Zademonstrowano, że wykorzystanie aparatu morfometrycznego w celu analizy nierównomierności wykresów ma szereg przewag i pozwala na przeprowadzenie wszechstronnego i szczegółowego oceniania formy wykresów. Stwarza się warunki dla śledzenia dynamiki zmian wykresów zużycia i generowania w LSE i oceniania wpływu na procesy technologiczne konsumentów energii elektrycznej.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Basok B.I., Butkevich O.F., Dubovsky S.V. Technical and economic aspects of evaluating prospects decarbonization of the unified energy system of Ukraine. Technical electrodynamics. 2021, 5, 55–62. https://doi.org/10.15407/techned2021.05.055
[2] O.S. Yandulskyi, A.B. Nesterko, G.O. Trunina Determining the value of the active power reserve of TPPs and HPPs for regulating frequency and flows in UES of Ukraine // Technical electrodynamics. 2020, 1, 58–63. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.01.058
[3] Towards a 100% renewable energy future. URL: https://www.wartsila.com/energy/vision (accessed 15.01.2021).
[4] Kudrya S. O., Repkin O. O., Rubanenko O. O., Yatsenko L. V., Shynkarenko L. Ya. Development stages of green hydrogen energy of Ukraine. Renewable Energy. 2022, 1, 5–16. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022. 1(68)840
[5] Kan Z. et al., Research on Grid-Connected/Islanded Control Strategy of PV and Battery Storage Systems as Emergency Power Supply of Pumping Storage Power Station, 2020 IEEE 3rd International Conference on Electronics Technology (ICET), Chengdu, China, 2020, 457-462. doi: 10.1109/ICET49382.2020.9119658.
[6] Zhu Z., Liu Z., Duan Q., Xu Z., Sun B. and Mei H., Capacity Allocation of Energy Storage and Synchronous Condenser for Wind-photovoltaic-thermal-storage Combined Transmission System, 2021 IEEE Sustainable Power and Energy Conference (iSPEC), Nanjing, China, 2021, 239-244, doi: 10.1109/iSPEC53008.2021.9735446.
[7] M. P. Bolotny, Yu. G. Loyenko, O. O. Karmazin. The application of energy storage systems for the tasks of managing the modes of the UES of Ukraine: state and prospects for development // Renewable Energy. 2022, 3, 28–35. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.3(70).
[8] S.P. Denisyuk, D.G. Derevyanko, H.S. Beloha Synthesis of models of local electric power systems with sources of distributed generation // Technical electrodynamics. 2022, 4, 48-53. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2022.04.048
[9] Tomashevskyi, Y., Burykin, O., Kulyk, V., Malogulko, J. Estimation of the dynamics of power grid operating parameters based on standard load curves / Tomashevskyi, Y., Burykin, O., Kulyk, V., Malogulko, J. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologiesthis link is disabled, 2019, 6(8-102), pp. 6–12.
[10] S. Yin, M. Jin, X. Chen, X. Guo and J. Feng, "Modeling and Simulation of Optimal Configuration of Virtual Power Plant Oriented to Power Internet of Things," 2021 IEEE 4th International Conference on Automation, Electronics and Electrical Engineering, Shenyang, China, 2021, pp. 751-754, doi: 10.1109/AUTEEE52864.2021.9668812.
[11] M. P. Kuznetsov, O. O. Karmazin. Optimal planning of the hybrid energy system at different electricity tariffs // Renewable energy. 2022, 3, 6–18. https://doi.org/10.36296/1819- 8058.2022.3(70)
[12] Jaesung Jung, Michael Villaran. Optimal planning and design of hybrid renewable energy systems for microgrids // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Volume 75/ 2017, 180-191.
[13] Lezhniuk, P., Komar, V., Hunko, I., Jarykbassov, D., Tussupzhanova, D., Yeraliyeva, B., & Katayev, N. (2022). NATURAL-SIMULATION MODEL OF PHOTOVOLTAIC STATION GENERATION IN PROCESS OF ELECTRICITY BALANCING IN ELECTRICAL POWER SYSTEM. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 12(3), 40-45. https://doi.org/10.35784/iapgos.3030.
[14] Amendments to the resolution of the National Commission that carries out state regulation in the spheres of energy and communal services No. 641 of April 26, 2019 (Approved by Resolution of the National Committee of the NERCEP No. 46 of January 15, 2021)
[15] Petro Lezhniuk, Vyacheslav Komar, Serhii Kravchuk, Volodymyr Netrebskiy, Vladyslav Lesko. Optimal Integration of Photoelectric Stations in Electric Networks. – LAP LAMBERT Academic Publishing, 2019. – 210 p.
[16] M. Malvoni and N. Hatziargyriou, "One-day ahead PV power forecasts using 3D Wavelet Decomposition", 2019 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST), 2019, pp. 1-6, doi: 10.1109/SEST.2019.8849007.
[17] Stepan Kudria, Petr Lezhniuk, Oleksandr Riepkin, Olena Rubanenko. Hydrogen technologies as a method of compensation for inequality of power generation by renewable energy sources // Przegląd Elektrotechniczny, issn 0033-2097, r. 98 nr 10/2022. doi: 10.15199/48.2022.10.01
[18] Venikov V. A. Theory of similarity and modeling. - Moscow: Higher School, 1976. - 479 p.
[19] Astakhov Y.N., Lezhniuk P.D. Application of the criterion method in the energy power system. - Kyiv: UMK VO, 1989. - 140 p.
[20] Handbook of Operations. Foundations and Fundamentals. Edited by Joseph J. Moder, and Salah E. Elmaghraby. – Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1978.
[21] Butkevych O.F., Yuneeva N.T., Gureeva T.M., Stetsyuk P.I. The problem of electric power storage placement in the IPS of Ukraine taking into account its influence on power flows transmitted by controlled cutsets // Technical electrodynamics. – 2020. – No. 4. - pp. 46–50. URL: https://doi.org/10.15407/techned2020.04.046
[22] Taras Komenda, Nataliya Komenda, Yuriy Vagapov. Criteria of morphometric analysis of a daily load profile // Electrical Energy Systems. Volume 29, Issue 5, May 2019. https://doi.org/10.1002/2050–7038.2847.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-9 , nr katalogowy 145232 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma