Исследователи представляют систему управления питанием для фотоэлектрических систем, аккумуляторов, тепловых насосов и электромобилей

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумулятор FIAMM 12FGL80

Система оптимизации, разработанная исследователями Делфтского технического университета, позволяет совместно управлять фотоэлектрическими системами, аккумуляторными батареями, электромобилями и тепловыми насосами, а также участвовать в энергетическом арбитраже и на рынках вспомогательных услуг.

Исследователи из Делфтского технического университета (TU Delft) в Нидерландах разработали новую систему управления энергопотреблением, которая совместно оптимизирует работу фотоэлектрических систем, аккумуляторных систем хранения энергии (BESS), электромобилей (EV) и тепловых насосов. Модель также участвует в энергетических арбитражных рынках, предоставляет услуги автоматического резерва восстановления частоты (aFRR), регулирует перегруженность сети с помощью прямого управления нагрузкой (DLC) и распределяет емкость аккумуляторов по распределительной сети.

Модель представлена в исследовательской работе «Интеграция аккумуляторных батарей в энергосистемы с фотоэлектрическими установками и гибкими нагрузками для обеспечения резервов частоты и прямого управления нагрузкой», опубликованной в журнале «Устойчивая энергетика, сети и инфраструктура»

. Корреспондент журнала Николаос Дамианакис рассказал, что новизна работы заключается в двух аспектах.

«С методологической точки зрения это задача оптимизации с использованием смешанного целочисленного квадратичного программирования (Mixed Integer Quadratic Programming, MIQP), которая не только оптимизирует экономию средств, зарядку и тепловой комфорт, а также сокращение выработки фотоэлектрической энергии, но и учитывает участие в резервном рынке и распределение мощностей аккумуляторных систем хранения энергии в совокупности с расположением потребителей, — пояснил Дамианакис.

— Кроме того, в рамках анализа отдельно рассматривается предоставление двух вспомогательных услуг: одной локальной (DLC) и одной общесистемной (aFRR), а также энергетический арбитраж». Далее исследуется, как на результаты анализа влияют несколько факторов: синергия низкоуглеродных технологий (НУТ), типы нагрузки, потери электроэнергии, ценовые профили, времена года и т. д.».

Предлагаемая детерминированная система управления энергопотреблением предназначена для оптимальной координации распределенных энергетических ресурсов в рамках контроллера управления энергопотреблением сообщества (Community Energy Management Controller, CEMC) и работает на основе двухуровневой системы оптимизации.

На первом уровне используется планирование на сутки вперед, в котором используются прогнозы цен на электроэнергию, фотоэлектрической генерации, погоды, занятости помещений и доступности электромобилей для определения оптимальных условий торговли электроэнергией, распределения нагрузки на аккумуляторные батареи, графиков зарядки электромобилей, работы тепловых насосов и предложений по вспомогательным услугам. На втором уровне используется этап оптимизации с скользящим горизонтом в реальном времени, который постоянно обновляется в зависимости от меняющихся условий. Оптимизация сформулирована как задача MIQP.

Система управления энергопотреблением была протестирована на двух отдельных примерах, связанных с различными сетевыми услугами — динамическим распределением нагрузки и автоматизированным управлением резервными мощностями. В первом случае динамическое распределение нагрузки использовалось для управления перегрузками распределительных сетей, при этом оператор распределительной сети (ОРС) в режиме реального времени отправлял запросы на увеличение или уменьшение спроса на электроэнергию. Система управления энергопотреблением реагировала на запросы, оптимально координируя работу аккумуляторных батарей, зарядку электромобилей и работу тепловых насосов, обеспечивая при этом комфорт пользователей и соблюдение системных ограничений. Моделирование проводилось для сельских и городских распределительных сетей в летний и зимний периоды.

В случае aFRR система управления энергопотреблением оптимизировала энергетический арбитраж с участием в рынке частотного резерва, одновременно определяя оптимальное размещение аккумуляторных батарей в жилых, коммерческих и смешанных узлах нагрузки. Были изучены четыре сценария работы, которые постепенно включали в себя aFRR на основе аккумуляторных батарей, участие электромобилей в резерве и режим «автомобиль-сеть» (V2G) для оценки их влияния на гибкость системы, рентабельность аккумуляторных батарей и оптимальное размещение накопителей.

«Наши результаты показывают, что стационарные системы хранения энергии по-прежнему выгодны только для энергетического арбитража, — сказал Дамианакис. — Система управления энергопотреблением должна использовать их в сочетании с предоставлением вспомогательных услуг, чтобы получить существенную выгоду в сравнении с капитальными и операционными затратами на системы хранения энергии. В прошлом этого было недостаточно, но с учетом текущей волатильности цен на электроэнергию и резервные мощности прибыль значительно возрастает».

Еще один интересный результат, добавил Дамианакос, заключается в том, что, в то время как в предыдущих исследованиях накопители энергии распределялись по нескольким точкам в распределительной сети, новая система оптимизации показала, что установка одного большого накопителя энергии рядом с основным подключением к сети дает больше преимуществ в целом. Исследователи объясняют это тем, что регулирование частоты распространяется на всю систему, что способствует централизованному хранению энергии, снижая при этом потери мощности и капитальные затраты.