Техніка та енергетика

Особливості мультиагентної оцінки ефективності роботи систем мікрогрід при паралельній роботі з енергосистемою за критерієм надійності

Олександр Гай, Олександр Новосельцев, Антон Ворушило, Ольга Хом’як, Ганна Гай
Завантажити статтю
Анотація

Забезпечення надійного електропостачання споживачів за умов руйнування критичної енергетичної інфраструктури та дефіциту генерувальних потужностей в Україні потребує розвитку систем розподілу та систем керування ними. Метою дослідження було обґрунтування створення моделей забезпечення оптимальної структури розподільних електричних мереж за умов приєднання мікромереж за критерієм надійності в умовах обмежених інвестиційних вкладень. В роботі застосовано метод оцінювання структурної надійності складних електричних систем з мікрогрід структурами та сформовано раціональний розподіл потужності таких структур за критерієм оптимізації показників надійності досліджуваної електроенергетичної системи. Було запропоновано математичну модель оптимізації на основі обчислювальної системи, призначену для розв’язання неопуклих задач з мінімізацією інтегральних показників надійності, враховуючи фінансові обмеження та криву ефективності капіталовкладень. На основі досліджень розглянуті можливості оптимізації з використанням солвера BARON, доступного на NEOS сервері. Результати ефективності моделі демонструються на прикладах, враховуючи параметри об’єктів систем розподілу та їх обмеження на компоненти мережі. Запропоновано алгоритм і програму для розв’язування задачі адресності потоків потужності мікрогрід структур у багатовузлових регіональних енергосистемах. Сформовано алгоритми та сценарії реагування диспетчерських служб за умови обмеженості інвестиційних вкладень, що дозволить забезпечити живучість енергосистеми в цілому. Встановлено, що формування раціональних потоків електроенергії мікрогрід структур дозволить мінімізувати недовідпуск електричної енергії конкретними вузлами навантаження і визначати їх частки у покритті попиту енергоострова за умов дефіциту потужності. Результати дослідження можна використати в операційному управлінні енергосистемами

Ключові слова

інтегральні показники надійності, мікрогрід структури, систем розподілу електроенергії, балансування навантаження, сценарії диспетчеризації мікрогрід

ЦИТУВАТИ
Gai, O., Novoseltsev, O., Vorushylo, A., Khomyak, O., & Gai, H. (2024). Features of multi-agent evaluation of of microgrid systems efficiency in parallel operation with the power system according to the reliability criterion. Machinery & Energetics, 15(3), 73-83. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2024.73
Використані джерела

[1] Allan, R.N. (2013). Reliability evaluation of power systems. Berlin: Springer Science & Business Media. doi: 10.1007/978-1-4899-1860-4.

[2] Bardyk, E.I., & Bolotnyi, N.P. (2023). Development of fuzzy classifier for technical condition ranking of power transformer. Electrical Engineering & Electromechanics, 5, 3-13. doi: 10.20998/2074-272X.2023.5.0.

[3] Bezruchko, V., Buinyi, R., Dikhtyaruk, I., & Sereda, A. (2023). The calculation of the sectionalizer location in medium voltage distribution systems to reduction the expected energy not-supplied to consumer. In 2023 IEEE 4th KhPI week on advanced technology (KhPIWeek) (pp. 1-4). Kharkiv: IEEE. doi: 10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312921.

[4] Bielokha, H., Chupryna, L., Denisyuk, S., Eutukhova, T., & Novoseltsev, O. (2023). Hybrid energy systems and the logic of their service-dominant implementation: screening the pathway to improve results. Energy Engineering, 120(6), 1307-1323. doi: 10.32604/ee.2023.025863.

[5] Bila, H., Korchynskyy, O., Stetsyuk, P., Khomiak, O., & Shekhovtsov, S. (2022) Using the NEOS server for solving two classes of optimization problems. Cybernetics and Computer Technologies, 4, 56-81. doi: 10.34229/2707-451X.22.4.5.

[6] Blinov, I., Trach, I., Parus, E., Derevianko, D., & Khomenko, V. (2022). Voltage regulation in distribution networks by the means of distributed renewable energy sources. Tekhnical Elektrodynamics, 2, 60-69. doi: 10.15407/techned2022.02.060.

[7] Cortes, C.A., Contreras, S.F., & Shahidehpour, M. (2017). Microgrid topology planning for enhancing the reliability of active distribution networks. IEEE Transactions on Smart Grid, 9(6), 6369-6377. doi: 10.1109/TSG.2017.2709699.

[8] GAMS/BARON webpage. (n.d.). Retrieved from https://www.gams.com/latest/docs/S_BARON.html

[9] Garg, V. K., Sharma, S., & Kumar, D. (2020). Design and analysis of a microgrid system for reliable rural electrification. International Transactions on Electrical Energy Systems, 31(2), article number e12734. doi: 10.1002/2050-7038.12734.

[10] Guo, X., Feng, Q., Sun, B., Ren, Y., Fan, D., Pan, J., & Wang, Z. (2024). Integrated assessment of reliability and health status of multi-microgrids based on multiagent. Reliability Engineering & System Safety, 245, article number 109978. doi: 10.1016/j.ress.2024.109978.

[11] IEC TS 62898-4:2023. (2023). Microgrids – Part 4: Use cases. Retrieved from https://webstore.iec.ch/publication/68305.

[12] Kozyrskyi, V., Gai, O., Sinyavsky, O., Savchenko, V., & Svitlana, M. (2020). Optimization of sectionalization parameters of distributive electric networks. In Handbook of research on Smart computing for renewable energy and agro-engineering (pp. 78-105). Hershey: IGI Global. doi: 10.4018/978-1-7998-1216-6.ch004.

[13] Kozyrskyi, V.V., & Gai, O.V. (2013). Methods and models for calculating the reliability of power supply systems. Kyiv: Gnosis.

[14] Kruhliak, H., Kaplun, V., Makarevych, S., & Kulibaba, Y. (2023). Dynamic energy management system with real time component control to increase the efficiency of local polygeneration microgrid. Przeglad Elektrotechniczny, 9, 128-134. doi: 10.15199/48.2023.09.24.

[15] Kyrylenko, O., Blinov, I., Parus, E., & Trach, I. (2021). Evaluation of efficiency of use of energy storage system in electric networks. Technical Electrodynamics, 4. 44-54. doi: 10.15407/techned2021.04.044.

[16] Meera, P.S., & Hemamalini, S. (2022). Reliability assessment and enhancement of distribution networks integrated with renewable distributed generators: A review. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 54, article number 102812. doi: 10.1016/j.seta.2022.102812.

[17] Muhtadi, A., Pandit, D., Nguyen, N., & Mitra, J. (2021). Distributed energy resources based microgrid: Review of architecture, control, and reliability. IEEE Transactions on Industry Applications, 57(3), 2223-2235. doi: 10.1109/TIA.2021.3065329.

[18] Nargeszar, A., Ghaedi, A., Nafar, M., & Simab, M. (2023). Reliability evaluation of the renewable energy‐based microgrids considering resource variation. IET Renewable Power Generation, 17(3), 507-527. doi: 10.1049/rpg2.12611.

[19] NEOS Server: State-of-the-Art Solvers for Numerical Optimization. (n.d.). Retrieved from https://neos-server.org.

[20] Pang, K., Zhou, J., Tsianikas, S., Coit, D.W., & Ma, Y. (2024). Long-term microgrid expansion planning with resilience and environmental benefits using deep reinforcement learning. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 191, article number 114068. doi: 10.1016/j.rser.2023.114068.

[21] Peyghami, S., Blaabjerg, F., & Palensky, P. (2021). Incorporating power electronic converters reliability into modern power system reliability analysis. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 9(2), 1668-1681. doi: 10.1109/JESTPE.2020.2967216.

[22] Popov, V., Tkachenko, V., Kostiuk, V. O., Yarmoliuk, O., & Frolov, I. (2022). Optimal distribution networks sectionalizing to comply reliability indexes regulations. In 2022 IEEE 8th international conference on energy smart systems (ESS) (pp. 95-100). Kyiv: IEEE. doi: 10.1109/ESS57819.2022.9969256.

[23] Resolution of the National State Regulatory Commission in the Spheres of Energy and Public Services No. 374 “On Approval of Reporting Forms on Electricity Supply Quality Indicators and Instructions for Their Completion”. (2018, June). Retrived from https://www.nerc.gov.ua/acts/pro-zatverdzhennya-form-zvitnosti-shchodo-pokaznikiv-yakosti-elektropostachannya-ta-instruktsiy-shchodo-ikh-zapovnennya?id=32506.

[24] Sandelic, M., Peyghami, S., Sangwongwanich, A., & Blaabjerg, F. (2022). Reliability aspects in microgrid design and planning: Status and power electronics-induced challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 159, article number 112127. doi: 10.1016/j.rser.2022.112127.

[25] Zhang, B., Wang, M., & Su, W. (2020). Reliability analysis of power systems integrated with high-penetration of power converters. IEEE Transactions on Power Systems, 36(3), 1998-2009. doi: 10.1109/TPWRS.2020.3032579.

[26] Zharkin, A., Novskyi, V., Popov, V., & Palachov, S. (2022). Improving the reliability and power quality in distribution networks with sources of dispersed generation. In Power systems research and operation. studies in systems, decision and control (Vol. 388, pp. 23-45). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-82926-1_2.