Техніка та енергетика

МОДЕЛЮВАННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ СХЕМИ ПЕРЕМИКАННЯ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ УКРАЇНИ ПІД ЧАС БЛЕКАУТУ (ВОЛИНСЬКА ОБЛАСТЬ)

Ірина Грицюк, Владислав Волинець, Наталія Коменда, Юрій Грицюк, Андрій Гадай
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність дослідження, зокрема у Волинській області, обумовлена необхідністю забезпечення надійності та ефективності енергетичної інфраструктури в умовах зростаючих викликів, пов’язаних з війною Росії та України, технологічним розвитком та забезпеченням енергетичної безпеки країни. Метою дослідження є розробка моделі оптимальної схеми перемикання електромереж Волинської області під час блекауту для мінімізації негативних наслідків та забезпечення пріоритетного електропостачання критично важливих об’єктів. Серед використаних методів слід виділити метод математичного моделювання, симуляційний метод, метод оптимізації, метод аналізу чутливості інші. У дослідженні було проведено оптимізацію схеми перемикання електромережі в умовах ризику війни та інших кризових ситуацій, зокрема, ретельний аналіз різних варіантів дій у випадку блекауту. Враховуючи додаткові аспекти безпеки та надійності електромережі, було визначено оптимальні маршрути передачі енергії, розміщення резервних джерел живлення та розроблено ефективні алгоритми керування електромережею. Завдяки оптимізації схеми перемикання електромережі можна мінімізувати шкоду від блекаутів та забезпечити швидке відновлення електропостачання. Результати підтвердили, що оптимальна схема перемикання може значно зменшити час блекауту та його вплив на економіку та життя населення. Розробка оптимальних схем перемикання електромереж є важливим кроком до підвищення стійкості електроенергетичної системи України до кризових ситуацій. Дослідження підкреслило важливість розробки таких моделей для забезпечення енергетичної безпеки та стійкості електромережі в умовах загрози блекауту, що відображається на практичних аспектах управління електропостачанням та забезпеченні економічного розвитку. Практичне значення дослідження полягає у вдосконаленні стратегій управління електромережею в умовах блекауту, сприяючи підвищенню стійкості енергетичних систем та економічного розвитку

Ключові слова

стабільність електропостачання, надзвичайні ситуації, графік вимірювання споживання, аналіз навантаження, оцінка ризиків знеструмлення

ЦИТУВАТИ
Hrytsiuk, I., Volynets, V., Komenda, N., Hrytsiuk, Yu., & Hadai, A. (2024). Modelling the optimal switching scheme of the Ukrainian power grid during blackout (Volyn region). Machinery & Energetics, 15(2), 95-105. https://doi.org/10.31548/machinery/2.2024.95
Використані джерела

[1] Ali, M., Alkaabi, A.K., & Lee, J.I. (2022). CFD simulation of an integrated PCM-based thermal energy storage within a nuclear power plant connected to a grid with constant or variable power demand. Nuclear Engineering and Design, 394, article number 111819. doi: 10.1016/j.nucengdes.2022.111819.

[2] Bohra, S.S., & Anvari-Moghaddam, A. (2022). A comprehensive review on applications of multicriteria decision-making methods in power and energy systems. International Journal of Energy Research, 46(4), 4088-4118. doi: 10.1002/er.7517.

[3] Carreras, B.A., Colet, P., Reynolds-Barredo, J.M., & Gomila, D. (2021). Assessing blackout risk with high penetration of variable renewable energies. IEEE Access, 9, 132663-132674. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3114121.

[4] Denisyuk, S.P., Makhlin, P.V., Shram, O.A., & Slynko, V.M. (2022). Features of operating modes analysis of the power system in areas with alternative electric power sources (wind power plants). Technical Electrodynamics, 1, 41-49. doi: 10.15407/techned2022.01.041.

[5] Fotis, G., Vita, V., & Maris, T.I. (2022). Risks in the European transmission system and a novel restoration strategy for a power system after a major blackout. Applied Sciences, 13(1), article number 83. doi: 10.3390/app13010083.

[6] Ghasemi, S., Mohammadi, M., & Moshtagh, J. (2021). A new look-ahead restoration of critical loads in the distribution networks during blackout with considering the load curve of critical loads. Electric Power Systems Research, 191, article number 106873. doi: 10.1016/j.epsr.2020.106873.

[7] Guo, R., Meunier, S., Protopapadaki, C., & Saelens, D. (2023). A review of European low-voltage distribution networks. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 173, article number 113056. doi: 10.1016/j.rser.2022.113056.

[8] Hoang, A.T., & Nguyen, X.P. (2021). Integrating renewable sources into energy system for smart city as a sagacious strategy towards clean and sustainable process. Journal of Cleaner Production, 305, article number 127161. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.127161.

[9] Ivanov, D. (2022). Blackout and supply chains: Cross-structural ripple effect, performance, resilience and viability impact analysis. Annals of Operations Research. doi: 10.1007/s10479-022-04754-9.

[10] Kebede, F.S., Olivier, J.C., Bourguet, S., & Machmoum, M. (2021). Reliability evaluation of renewable power systems through distribution network power outage modelling. Energies, 14(11), article number 3225. doi: 10.3390/en14113225.

[11] Khismatullin, A.S., & Bashirov, M.G. (2021). Methods of improving the power supply reliability of industrial site. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1155, article number 012067. doi: 10.1088/1757-899X/1155/1/012067.

[12] Kiyko, S.G., Druzhynin, E.A., Fedorovych, O.E., & Prokhorov, O.V. (2022). Features of energy efficiency restoration of the industrial sector in the post-war period. In Proceedings of the XIV International Conference “Project Management in the Development of Society” (pp. 47-51). Kyiv: Kyiv National University of Construction and Architecture.

[13] Korduba, I. (2022). Nuclear and environmental safety of world nuclear energy at the stage of the fourth global energy transition. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 13(2), 7-14. doi: 10.31471/2415-3184-2022-2(26)-7-14.

[14] Kuznetsov, P. (2024). Development and implementation of a smart home automation system in the context of the Ukrainian housing sector: Challenges and prospects. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 29(1), 62-72. doi: 10.62660/bcstu/1.2024.62.

[15] Liang, K., Wang, H., Pozo, D., & Terzija, V. (2024). Power system restoration with large renewable penetration: State-of-the-art and future trends. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 155, article number 109494. doi: 10.1016/j.ijepes.2023.109494.

[16] Mansouri, S.A., Nematbakhsh, E., Javadi, M.S., Jordehi, A.R., Shafie-khah, M., & Catalão, J.P. (2021). Resilience enhancement via automatic switching considering direct load control programme and energy storage systems. In 2021 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2021 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC/I&CPS Europe) (pp. 1-6). Bari: IEEE. doi: 10.1109/EEEIC/ICPSEurope51590.2021.9584609.

[17] Matyakh, S., Surzhik, T., & Ryeztsov, V. (2021). Use of solar energy in the private sector of Ukraine. In Materials of the XXII International Scientific and Practical Conference Renewable Energy and Energy Efficiency in the XXI Century (pp. 415-420). Kyiv: Interservice.

[18] Mohamad, F., Teh, J., & Lai, C.M. (2021). Optimal allocation of battery energy storage systems for power grid enhanced with solar energy. Energy, 223, article number 120105. doi: 10.1016/j.energy.2021.120105.

[19] Oleshko, A.A., & Pavlyuk, K.M. (2022). Digital transformation of municipal property management. State and Regions. Series: Public Management and Administration, 77(3), 84-88. doi: 10.32840/1813-3401.2022.3.14.

[20] Onyshchenko, S., Maslii, O., & Zagorulko, T. (2023). Challenges and threats to the socio-economic security of Ukraine under martial law. Economy and Region, 1(88), 135-143. doi: 10.26906/EiR.2023.1(88).2888.

[21] Ostrenko, D., & Kollarov, O. (2022). Intelligent diagnostics of electrical networks. Scientific Works of Donetsk National Technical University. Series: “Electrical Engineering and Power Engineering”, 27(2), 63-67. doi: 10.31474/2074-2630-2022-2-63-67.

[21] Panda, D.K., & Das, S. (2021). Smart grid architecture model for control, optimisation and data analytics of future power networks with more renewable energy. Journal of Cleaner Production, 301, article number 126877. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.126877.

[22] Rahman, S., Saha, S., Islam, S.N., Arif, M.T., Mosadeghy, M., Haque, M.E., & Oo, A.M. (2021). Analysis of power grid voltage stability with high penetration of solar PV systems. IEEE Transactions on Industry Applications, 57(3), 2245-2257. doi: 10.1109/TIA.2021.3066326.

[23] Selvakumar, R.D., Wu, J., & Alkaabi, A.K. (2024). Electrohydrodynamic acceleration of charging process in a latent heat thermal energy storage module. Applied Thermal Engineering, 242, article number 122475. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.122475.

[24] Selvakumar, R.D., Wu, J., Afgan, I., Ding, Y., & Alkaabi, A.K. (2023). Melting performance enhancement in a thermal energy storage unit using active vortex generation by electric field. Journal of Energy Storage, 67, article number 107593. doi: 10.1016/j.est.2023.107593.

[25] Stoliarov, O. (2024). Efficient electricity generation forecasting from solar power plants using technology: Integration, benefits and prospects. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 29(1), 73-85. doi: 10.62660/bcstu/1.2024.73.

[26] Venkatanagaraju, K., & Biswal, M. (2022). A time-frequency based backup protection scheme for enhancing grid security against power system blackout. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 137, article number 107780. doi: 10.1016/j.ijepes.2021.107780.