Перейти до вмісту
Мікросистеми, Електроніка та Акустика
ISSN 2523-4447 · e‑ISSN 2523-4455 Відкритий доступ · CC BY-SA 4.0
Т. 28 · № 3 · 2023 гру 27, 2023 Електронні системи та сигнали

Вплив зміни потужності вітру та потужності навантаження на ємність системи балансування

MY
Mykhailo Kostiantynovych Yaremenko Відповідальний Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна
KK
Kateryna Serhiivna Klen Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Україна
Сторінки290932.1-290932.9 Опублікованогру 27, 2023
PDF
ТОМ 28 · № 3 · 2023 до 125-річчя КПІ ім. Ігоря Сікорського Переглянути випуск

Анотація

У дослідженні представлено метод врахування впливу потужності вітроустановки та потужності навантаження на розмір накопичувача енергії, який складається з акумуляторів однакової ємності, для балансування енергії в системах розподіленої генерації з вітроустановками. Для врахування впливу розраховується різниця між енергією вітру та навантаження залежно від закону розподілу потужності вітру та навантаження. Було представлено 2 методи розрахунку різниці енергій: метод різниці 1-го порядку та метод різниці 2-го порядку. При використанні методу різниці 1-го порядку використовується різниця між згенерованою енергією вітру та енергією, отриманою навантаженням протягом обраного інтервалу часу. При використанні методу різниці 2-го порядку використовується різниця між теоретичним і фактичним значенням енергії протягом обраного інтервалу часу. Різниця енергії потім використовується для знаходження часу, необхідного для того, щоб навантаження отримало недостатню кількість енергії. При використанні великого інтервалу часу він розбивається на менші інтервали, для кожного з них розрахунок відбувається окремо, формуючи вибірку значень, а остаточне значення вибирається з вибірки виходячи з бажаного довірчого інтервалу. Виконано порівняння 4 методів розрахунку розміру накопичувача енергії, заданого певною кількістю акумуляторів: параметризований та непараметризований метод різниці 1-го порядку з урахуванням та без урахування параметрів відповідно, та метод різниці 2-го порядку, також параметризований і непараметризований, де параметрами є: струм розряду, необхідна тривалість розряду, глибина розряду, ємність акумулятора, коефіцієнт Пейкерта, час розряду при повністю зарядженому акумуляторі, температура навколишнього середовища і похибка прогнозування потужності вітру. У якості прикладу розрахунку було взято та оброблено дані швидкості вітру з провінції Фуєн у В’єтнамі, з яких потім було пораховано потужність вітру, та дані потужності навантаження з приватного домогосподарства у О-де-Сені у Франції, та свинцево-кислотний акумулятор HZB12-180FA. Оскільки дані швидкості вітру мають добові варіації, розмір кожного інтервалу часу було обрано рівним добі. З вибірки даних кількості акумуляторів було обрано значення, що рівне 95% перцентилю. Було показано, що використання параметризованого методу у порівнянні з непараметризованим призводить до збільшення необхідної кількості акумуляторів, що пояснюється уточненням значення необхідної кількості акумуляторів у зв’язку з впливом перерахованих параметрів. А використання методу різниць 2-го порядку у порівнянні з методом різниць 1-го порядку може значно зменшити необхідну кількість акумуляторів при використанні відповідного алгоритму керування системою балансування, навіть якщо метод є параметризованим. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на аналіз стану заряду акумуляторів залежно від їх кількості, рентабельність встановлення акумуляторів відповідно до кількості вільної енергії та продаж надлишку енергії у зовнішню мережу.

Ключові слова

Посилання

  1. Enerdata, "World Energy & Climate Statistics – Yearbook 2023," 2023. [Online]. Available: https://yearbook.enerdata.net/total-energy/world-consumption-statistics.html . [Accessed 02 10 2023]
  2. V. S. Biletskyi, V. M. Orlovskyi, B. I. Dmytrenko and A. M. Pokhylko, Osnovy naftohazovoi spravy (Basics About the Oil and Gas Industry), Kyiv: PoltNTU Khalikov R. Kh., 2017, p. 312
  3. H. Ritchie, M. Roser and P. Rosado, "Energy," 2022. [Online]. Available: https://ourworldindata.org/electricity-mix . [Accessed 02 10 2023]
  4. "BESS 101: Revolutionizing the Energy Landscape with Battery Energy Storage Systems," 2023. [Online]. Available: https://www.acebattery.com/blogs/what-is-engery-storage-system . [Accessed 03 11 2023]
  5. H. Fathima and K. Palanisamy, "Optimized Sizing, Selection, and Economic Analysis of Battery Energy Storage for Grid-Connected Wind-PV Hybrid System," Model. Simul. Eng., vol. 2015, pp. 1-16, 2015. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/713530
  6. A. L. Bukar, C. W. Tan and K. Y. Lau, "Optimal sizing of an autonomous photovoltaic/wind/battery/diesel generator microgrid using grasshopper optimization algorithm," Sol. Energy, vol. 188, p. 685–696, August 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.06.050
  7. M. K. Yaremenko, K. S. Klen and V. Y. Zhuikov, "Influence of Wind Speed Forecasting Error on the Choice of the Number of Balancing System Batteries," Microsystems, Electron. Acoust., vol. 26, no. 3, December 2021. DOI: https;//doi.org/10.20535/2523-4455.mea.237245
  8. K. S. Klen, M. K. Yaremenko and V. Y. Zhuikov, "The influence of the wind speed prediction error on the size of the storage controlled operation zone in the system with the wind generator," Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, vol. 57, pp. 35-41, 2020. DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2020.57.035
  9. SmartGauge Electronics, "Peukert's Equation," 2008. [Online]. Available: http://www.smartgauge.co.uk/peukert2.html . [Accessed 31 10 2023]
  10. R. Mouangue, M. Kazet, A. Kuitche and J. M. Ndjaka, "Influence of the Determination Methods of K and C Parameters on the Ability of Weibull Distribution to Suitably Estimate Wind Potential and Electric Energy," International Journal of Renewable Energy Development, vol. 3, no. 2, pp. 145-154, 2014. DOI: https://doi.org/10.14710/ijred.3.2.145-154
  11. J. Wang, J. Hu and K. Ma, "Wind speed probability distribution estimation and wind energy assessment," Renewable and Sustainable Energy Reviews, no. 60, pp. 881-899, July 2016. DOI: https;//doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.057
  12. Z. H. Hulio, W. Jiang and S. Rehman, "Technical and economic assessment of wind power potential of Nooriabad, Pakistan," Energ Sustain Soc, vol. 7, no. 35, 2017. DOI: https://doi.org/10.1186/s13705-017-0137-9
  13. S.-H. Cha, "Comprehensive Survey on Distance/Similarity Measures between Probability Density Functions," INTERNATIONAL JOURNAL OF MATHEMATICAL MODELS AND METHODS IN APPLIED SCIENCES, vol. 1, no. 4, 2007. URL: http://www.fisica.edu.uy/~cris/teaching/Cha_pdf_distances_2007.pdf
  14. R. L. Burden and J. D. Faires, Numerical Analysis, 7 ed., Brooks/Cole, 2000. ISBN: 978-0-534-38216-2 URL: https://archive.org/details/numericalanalysi0000burd
  15. Asian Development Bank, "Handbook On Battery Energy Storage System," 12 2018. [Online]. Available: https://www.adb.org/sites/default/files/publication/479891/handbook-battery-energy-storage-system.pdf . [Accessed 31 10 2023]
  16. Ministry of Industry and Trade, General Directorate of Energy, "Final report of wind measurement – GIZ/MoIT Wind Energy Project," 2013. [Online]. Available: http://gizenergy.org.vn/media/app/media/Publications/Windata/Annual Report/Xuan Hoa - Phu Yen/GIZ_Report Xuan Hoa-Year 2013 - EN.pdf
  17. M. G. de Klerk and W. C. Venter, "Power calculation accuracy as a function of wind data resolution," Journal of Energy in Southern Africa, vol. 28, no. 2, pp. 71-84, 2017. DOI: https;//doi.org/10.17159/2413-3051/2017/v28i2a1656
  18. C. I. Protogeropoulos, Autonomous wind / solar power systems with battery storage, Cardiff, Wales: University of Wales College, 1992. URL: https://www.osti.gov/etdeweb/biblio/557283
  19. A. Dai and C. Deser, "Diurnal and semidiurnal variations in global surface wind and divergence fields," Geophys. Res., vol. 104, no. D24, p. 31109–31125, 1999. DOI: https;//doi.org/10.1029/1999JD900927
  20. "Specifications of wind turbine VE-2," [Online]. Available: http://altenergo.biz/wp-content/uploads/2016/07/VE-2.pdf
  21. "Fill gaps using autoregressive modeling - MATLAB fillgaps," [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/signal/ref/fillgaps.html
  22. M. K. Yaremenko and K. S. Klen, "The Effect of Wind Speed Change on the Payback Period of Batteries," Kyiv, Ukraine, 2022. DOI: https;//doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927066
  23. G. Li, D. Wang, X. Liu and P. Zhao, "Research on wind turbine power performance based on the operation Data," 2019. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913602002
  24. K. A. Abed and A. A. El-Mallah, "Capacity factor of wind turbines," Energy, vol. 22, no. 5, pp. 487-491, 1997. DOI: https;//doi.org/10.1016/S0360-5442(96)00146-6
  25. M. Milligan, K. Porter, E. DeMeo, P. Denholm, H. Holttinen, B. Kirby, N. Miller, A. Mills, M. O’Malley, M. Schuerger and L. Soder, "Wind Power Myths Debunked," IEEE Power and Energy, vol. 7, no. 6, pp. 89-99, 2009. DOI: https;//doi.org/10.1109/MPE.2009.934268
  26. C. J. Willmott and K. Matsuura, "Advantages of the mean absolute error (MAE) over the root mean square error (RMSE) in assessing average model performance," Climate Research, vol. 30, no. 1, pp. 79-82, 2005. DOI: https://doi.org/10.3354/cr030079
  27. G. Hebrail and A. Berard, "Individual household electric power consumption," UCI Machine Learning Repository, 2012. DOI: https://doi.org/10.24432/C58K54
  28. Blue Box Batteries Ltd, "HAZE HZB12-180FA Battery," [Online]. Available: https://www.blueboxbatteries.co.uk/brands/haze/hzb-front-access/hzb12-180fa-battery . [Accessed 31 10 2023]
  29. E. Langford, «Quartiles in Elementary Statistics,» Journal of Statistics Education, vol. 14, no. 3, 2006. DOI: https://doi.org/10.1080/10691898.2006.11910589
  30. The MathWorks, Inc., "Percentiles of data set," [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/prctile.html . [Accessed 31 10 2023]
  31. A. Oudalov, R. Cherkaoui and A. Béguin, "Sizing and Optimal Operation of Battery Energy Storage System for Peak Shaving Application," 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/PCT.2007.4538388
  32. A. Ashabi, M. M. Peiravi, P. Nikpendar, S. N. Salehi and F. Jaryani, "Optimal Sizing of Battery Energy Storage System in Commercial Buildings Utilizing Techno-economic Analysis," International Journal of Engineering, Transactions B: Applications, vol. 35, no. 08, pp. 1662-1673, 2022. DOI: https://doi.org/10.5829/ije.2022.35.08b.22
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація
с. 362283.1-362283.7
10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел
с. 356487.1-356487.11
10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення
с. 361138.1-361138.6
10.20535/2523-4455.mea.361138

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Схожі статті

1-10 з 88

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.