Техніка та енергетика

Автономна система енергозабезпечення споживачів

Олег Тарасюк, Mикола Рутило, Володимир Кравченко, Семен Волошин, Валентина Корольчук
Завантажити статтю
Анотація

Метою дослідження було розробити структуру імітаційної моделі системи автономного енергопостачання для споживачів, яка включає підсистеми моделей вітротурбін і генераторів змінного струму, а також описати характеристики її компонентів. Розглянуто порядок функціонування компонентів системи автономного електропостачання споживачів, а також особливості їх взаємодії. Імітаційна модель системи автономного електропостачання споживачів створена в програмному середовищі Simulink (Matlab) з використанням стандартних та спеціалізованих блоків бібліотеки Simulink, що дозволить найбільш наочно та детально відобразити механізми взаємодії об’єктів в автоматизованій системі електропостачання споживачів та проаналізувати отримані результати. Розроблено імітаційну модель автономної системи енергопостачання споживача, підсистеми моделей вітрової турбіни та генератора змінного струму. Детально описано отриману імітаційну модель та її основні компоненти. Для забезпечення максимальної ефективності перетворення енергії вітру в електроенергію створено модель універсального підвищувально-знижувального перетворювача напруги AC-DC_MPPT_Wind з функцією підтримання точки максимальної потужності, який виконував функції навантаження вітротурбіни та зарядного пристрою, і вихід якого підключено до акумуляторної батареї. Особливостями моделі підсистеми DC-AC_inverter є можливість регулювання вихідної напруги та частоти струму, а також вибору режиму моделювання вихідного струму - змінного або постійного, залежно від характеру дослідницьких завдань. Також описано та проаналізовано експеримент, проведений з використанням цієї моделі. Результати показали, що імітаційна модель системи автономного електропостачання споживачів працювала коректно і виконувала всі задані функції. Отримані результати можна використати на промислових підприємствах для забезпечення енергетичної незалежності та зниження витрат на електроенергію

Ключові слова

імітаційна модель, енергетична незалежність, джерела вітрової енергії, електроенергія, вітрогенератор

ЦИТУВАТИ
Tarasiuk, O., Rutylo, M., Kravchenko, V., Voloshyn, S., & Korolchuk, V. (2025). Autonomous power supply system for consumers. Machinery & Energetics, 16(1), 9-20. https://doi.org/10.31548/machinery/1.2025.09
Використані джерела

[1] Al-Aqel, A.A., Lim, B.K., Mohd Noor, E.E., Yap, T.C. & Alkaff, S.A. (2016). Potentiality of small wind turbines along highway in Malaysia. In 2016 International conference on robotics, automation and sciences (ICORAS) (pp. 1-6). Melaka: IEEE, 1-6. doi: 10.1109/ICORAS.2016.7872634.

[2] Andrienko, R., & Klen, K. (2022). Real-time simulation of an autonomous power supply system based on solar panels. Microsystems, Electronics and Acoustics, 27(3), article number 268903. doi: 10.20535/2523-4455.mea.268903.

[3] Apata, O., & Oyedokun, D.T.O. (2017). Wind turbine generators: Conventional and emerging technologies. In IEEE PES PowerAfrica (pp. 601-611). Accra: IEEE. doi: 10.1109/PowerAfrica.2017.7991295.

[4] Charabi, Y., Al Hinai, A., Al-Yahyai, S., Al Awadhi, T., & Choudri, B.S. (2019). Offshore wind potential and wind atlas over the Oman Maritime Zone. Energy, Ecology and Environment, 4, 1-14. doi: 10.1007/s40974-019-00108-7.

[5] Devashish, & Amarnath, T. (2017). A comprehensive review on wind energy systems for electric power generation: Current situation and improved technologies to realize future development. International Journal of Renewable Energy Research, 7(4). doi: 10.20508/ijrer.v7i4.6264.g7219.

[6] Gao, C.-K., Na, H.-M., Song, K.-H., Dyer, N., Tian, F., Xu, Q.-J., & Xing, Y.-H. (2019). Environmental impact analysis of power generation from biomass and wind farms in different locations. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 102, 307-317. doi: 10.1016/j.rser.2018.12.018.

[7] Hallgren, W., Gunturu, U.B., & Schlosser, A. (2014) The potential wind power resource in Australia: A new perspective. PLoS ONE, 9(7), article number e99608. doi: 10.1371/journal.pone.0099608.

[8] Kaldellis, J.K. (2002). Optimum autonomous wind–power system sizing for remote consumers, using long-term wind speed data. Applied Energy, 71(3), 215-233.  doi: 10.1016/S0306-2619(02)00005-3.

[9] Khan, F.H., Pal, T., Kundu, B., & Roy, R. (2021). Wind energy: A practical power analysis approach. In Innovations in energy management and renewable resources (pp. 1-6). Kolkata: IEEE. doi: 10.1109/IEMRE52042.2021.9386754.

[10] Kozyrsky, V., Makarevych, S., & Voloshyn, S. (2020). Economic aspects and factors of solar energy development in Ukraine. In Intelligent computing and optimization. ICO 2020 (pp. 111-117). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-68154-8_12.

[11] Kurz, D., Bugala, A., Gluchy, D., Kasprzyk, L., Szymenderski, J., Tomczewski, A., & Trzmiel, G. (2024). The use of renewable energy sources in road construction and public transport: A review. Energies, 17(9), article number 2141. doi: 10.3390/en17092141.

[12] McWilliam, M.K., Kooten, G.C.V., & Crawford, C.A. (2012). Method for optimizing the location of wind farms. Renewable Energy, 48, 287-299.

[13] Nasri, S., BenSlama, S., Yahyaoui, I., Zafar, B., & Cherif, A. (2017). Autonomous hybrid system and coordinated intelligent management approach in power system operation and control using hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy,  42(15), 9511-9523. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.01.098.

[14] Porté-Agel, F., Bastankhah, M., & Shamsoddin, S. (2020). Wind-turbine and wind-farm flows: A review. Boundary-Layer Meteorology, 174(1), 1-59.  doi: 10.1007/s10546-019-00473-0.

[15] Skrypnyk, A., Klymenko, N., Voloshyn, S., Holiachuk, O., & Sabishchenko, O. (2023). Global and regional externalities of the Ukrainian energy sector. International Journal of Energy Sector Management, 17 (1), 145-166. doi: 10.1108/IJESM-05-2021-0005.

[16] SolarPower Europe. (2022). Global market outlook for solar power 2022-2026. Retrieved from https://api.solarpowereurope.org/uploads/Solar_Power_Europe_Global_Market_Outlook_report_2022_2022_V2_07aa98200a.pdf.

[17] Tantau, A., Puskás-Tompos, A., Stanciu, C., Fratila, L., & Curmei, C. (2021). Key factors that contribute to the participation of consumers in demand response programs and enable the proliferation of renewable energy sources. Energies, 14(24), article number 8273.  doi: 10.3390/en14248273.

[18] Wind Europe, wind energy in Europe, scenarios for 2030. (2017). Retrieved from https://windeurope.org/wp-content/uploads/files/about-wind/reports/Wind-energy-in-Europe-Scenarios-for-2030.pdf.

[19] Zachepa, Iu., Chenchevoi, V., Zachepa, N., Chencheva, O., & Serhiienko, S. (2022). Study of a local source of autonomous power supply on the basis of a diesel generator. EUREKA: Physics and Engineering, 6, 56-73. doi: 10.21303/2461-4262.2022.002566.

[20] Zining, G. (2021) Research on wind power generation technology in new energy power generation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 651, article number 022013. doi: 10.1088/1755-1315/651/2/022013.