Електрозабезпечення споживачів агрегованих мікромереж: ситуативний аспект

Abstract

Meeting the electricity demands of various settlements under conditions of frequent power supply interruptions requires new approaches to organizing production and consumption management systems using microgrids. This paper considers an approach that addresses the urgent problem of power supply for local communities through the formation of aggregated microgrids and the management of electricity supply via Distributed Energy Resource Management Systems (DERMS). These systems aim to extend the duration of power supply to critical infrastructure objects of communities during the emergency disconnection of aggregated microgrids the distribution network. This is achieved through the optimal management of generation, energy storage systems, and distribution among consumers according to established supply priorities. This study utilizes a two-tier DERMS architecture that, depending on the status of the connection to the distribution grid (grid-connected or islanded mode), implements local control or coordination of energy production and consumption within the aggregated microgrids. The control problem is formulated as a multi-objective optimization task, with the highest priority being the long-term power supply for critical community infrastructure essential for its viability. Additional objectives concern the efficient use of energy resources, specifically the maximization of renewable energy source utilization. It is proposed that all electricity consumers be pre-grouped into clusters based on their supply priority and role in community life-support. Two microgrid models, forming an aggregated microgrid, were developed and tuned in the MATLAB/Simulink environment using real-world data. The paper presents the performance evaluation results of the proposed approach by simulating the DERMS operation in islanded mode under winter and summer scenarios. The findings indicate that the proposed approach to power supply management in aggregated microgrids enhances the energy resilience of local communities and promotes more efficient use of energy resources.

Забезпечення потреб в електроенергії споживачів різних населених пунктів за умов частих перебоїв електропостачання потребує нових підходів до організації систем управління виробництвом та споживанням електроенергії з використанням мікромереж. У статті розглянуто один з підходів, що сприяє вирішенню актуальної проблеми електрозабезпечення споживачів територіальних громад і базується на формуванні агрегованих мікромереж та управлінні постачанням електроенергії споживачам за допомогою відповідних систем управління розподіленими енергетичними ресурсами (DERMS). Такі системи спрямовані на збільшення тривалості електроживлення об’єктів критичної інфраструктури територіальних громад у разі аварійного відключення агрегованих мікромереж від розподільної мережі, що досягається оптимальним управлінням генерацією, системами накопичення електроенергії та її розподілом серед споживачів відповідно до встановлених пріоритетів електропостачання. У цьому дослідженні використано дворівневу архітектуру DERMS, що, залежно від ситуації (наявність чи відсутність електричного зв’язку з розподільною мережею) реалізує, відповідно, локальне управління чи координацію виробництва і споживання електроенергії в межах агрегованих мікромереж. Задача управління сформульована як багатоцільова оптимізаційна задача, найвищим пріоритетом якої є забезпечення довготривалого електроживлення об’єктів територіальної громади, що є критично важливими в аспекті її життєздатності. Додаткові цілі стосуються ефективного використання енергетичних ресурсів, зокрема максимального використання відновлюваних джерел енергії. Передбачено, що попередньо усі споживачі електроенергії, залежно від їхньої ролі в забезпеченні життєдіяльності територіальної громади, мають бути об’єднані у відповідні кластери за пріоритетністю електропостачання. В середовищі MATLAB/Simulink розроблено та налаштовано з використанням реальних даних моделі двох мікромереж, з яких утворено агреговану мікромережу. Наведено результати перевірки результативності запропонованого підходу моделюванням функціонування DERMS агрегованої мікромережі за умов виникнення острівного режиму (відсутності електричного зв’язку з розподільною мережею) за зимовим та літнім сценаріями. Результати виконаних досліджень свідчать, що використання запропонованого підходу до керування електроживленням споживачів агрегованих мікромереж сприятиме підвищенню енергетичної резильєнтності територіальних громад і ефективнішому використанню енергоресурсів.