Розроблення методу оптимізації розміщення промислових накопичувачів енергії у розподільних електричних мережах на основі ідеального струморозподілу

Abstract

Об’єктом цього дослідження є процес інтеграції промислових накопичувачів енергії (ПНЕ) в розподільні електричні мережі. Їх підключення сприяє зменшенню пікових навантажень на елементи мереж і покращенню якості напруги. Проте визначення оптимальних потужностей ПНЕ та місць їх підключення до мереж пов’язане з об’єктивними труднощами. Необхідно застосовувати комплексні критерії оптимальності й ураховувати активні обмеження. Крім того, тенденції розвитку розподільних мереж і ціноутворення на енергетичному ринку частково невизначені. У поточному дослідженні запропоновано формалізацію задачі оптимізації розміщення ПНЕ в розподільних мережах і представлено новий метод її розв’язання. Його застосування сприяє обґрунтованому визначенню обсягу інвестицій у розвиток ПНЕ з урахуванням технічних обмежень з боку розподільних мереж. Для розв’язання задачі багатофакторної оптимізації системи накопичення енергії застосовано декомпозицію та метод ідеального розподілу струмів (за втратами електроенергії). Показано, що цю задачу можна звести до ітераційного розрахунку струморозподілу в схемі заміщення електричних мереж з активними опорами. А для врахування економічних чинників розроблено методику визначення та коригування фіктивних опорів. Запропоновано алгоритм оптимізації, що забезпечує зменшення кількості обчислювальних операцій і підвищення надійності отримання оптимального рішення. Його застосування дає змогу враховувати динаміку ціноутворення, споживання та процесів генерації електроенергії протягом тривалих періодів. Це сприяє формуванню обґрунтованих проєктних рішень щодо підключення ПНЕ до розподільних мереж

The object of this study is the process of integrating industrial energy storage units (IESU) into distribution electrical networks. Their connection helps reduce peak loads on the elements of networks and improve the quality of voltage. However, determining the optimal IESU capacities and their places of connection to networks is associated with objective difficulties. It is necessary to apply comprehensive optimality criteria and take into consideration active restrictions. In addition, the trends in the development of distribution networks and pricing in the energy market are partially undefined. The current study proposes the formalization of the problem of optimizing the placement of IESU in distribution networks and reports a new method to solve it. Its application contributes to a reasonable definition of the volume of investments in the development of IESU, taking into consideration technical restrictions on the part of distribution networks. To solve the problem of multifactorial optimization of the energy storage system, the decomposition and method of ideal current distribution (for electricity losses) were applied. It is shown that this problem can be reduced to an iterative calculation of current distribution in the substitution circuit of power grids with active resistances. And, to take into consideration economic factors, a technique to determine and adjust fictitious resistances was devised. An optimization algorithm has been proposed that ensures a decrease in the number of computing operations and an increase in the reliability of obtaining an optimal solution. Its application makes it possible to take into consideration the dynamics of pricing, consumption, and electricity generation processes over long periods. This contributes to the formation of sound design decisions on the connection of IESU to distribution networks