probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-3-66-82probener-3080Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICITYИспользование симулятора режимов Минигрид для решения задач проектированияUsing a simulator of Minigrid modes to solve design problemsОжуласВ. А.OzhulasV. A.

Ожулас Владис Алисович – аспирант

г. Новосибирск

Vladis A. Ozhulas

Novosibirsk

ПетрищевА. В.PetrishhevA. V.

Петрищев Алексей Васильевич – канд. техн. наук, доцент

г. Новосибирск

Alexey V. Petrishhev

Novosibirsk

ФишовА. Г.FishovA. G.

Фишов Александр Георгиевич – д-р техн. наук, профессор

г. Новосибирск

Alexander G. Fishov

Novosibirsk

agfishov@yandex.ruНовосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation2024100920242636682Copyright © Ожулас В.А., Петрищев А.В., Фишов А.Г., 20242024Ожулас В.А., Петрищев А.В., Фишов А.Г.Ozhulas V.A., Petrishhev A.V., Fishov A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3080АКТУАЛЬНОСТЬ

АКТУАЛЬНОСТЬ: К числу основных направлений развития современной энергетики относится использование распределенной малой генерации и различных объектов на их основе с интеграцией в существующие распределительные электрические сети централизованного электроснабжения, а также цифровизация таких объектов и технологий их проектирования, подготовки персонала.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ: Исследуется возможность применения симулятора режимов и управления «Минигрид» (тренажера для обучения управлению режимами и подготовки оперативного персонала) в качестве средства получения интегральных показателей эффективности проектных решений при создании объектов малой генерации и их включения в сети централизованного энергоснабжения.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ: Используется имитационное моделирование нормальных и аварийных режимов Минигрид на годовом интервале времени с помощью разработанного в НГТУ цифрового симулятора. Режимы задаются суточными графиками нагрузки, возмущения стохастическими характеристиками. Моделируется режимное, противоаварийное и оперативное управление схемой сети, генерацией с учетом возможностей автономной и параллельной с внешней энергосистемой работой Минигрид с последующим расчетом интегральных показателей технической эффективности проектных решений по вариантам генерирующего оборудования и способам управления режимами.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ: На примере характерного Минигрид рассмотрены различные проектные задачи, при решении которых по единым показателям эффективности можно оценить и выбрать предпочтительную конфигурацию локальной системы энергоснабжения. В частности, получены зависимости годового недоотпуска электроэнергии и коэффициента использования установленной генерирующей мощности электростанции от числа и мощности ее энергоблоков, режимов работы Минигрид при заданном суточном графике нагрузки. Продемонстрирована возможность расширения области применения цифрового симулятора режимов «Минигрид».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Полученные результаты свидетельствуют об эффективности применения симулятора для решения ряда проектных задач при создании Минигрид. Разработанный цифровой симулятор режимов «Минигрид» помимо обучения управлению режимами может использоваться как унифицированный инструмент анализа и принятия решений на стадии проектных альтернатив.

RELEVANCE

RELEVANCE: The main directions of modern energy development include the use of distributed small-scale generation and various facilities based on them with integration into existing distribution electric networks of centralized power supply, as well as the digitalization of such facilities and technologies for their design, personnel training.

THE PURPOSE

THE PURPOSE: The possibility and effectiveness of using the Minigrid mode and control simulator (a simulator for learning mode management and training operational personnel) as a means of solving a number of design tasks when creating small-scale generation facilities and integrating them into centralized power supply networks to obtain integral indicators of its effectiveness is being investigated.

METHODS

METHODS: Simulation modeling of normal and emergency modes of «Minigrid» is used on an annual time interval using a digital simulator developed at NSTU. The modes are set by daily load graphs, disturbances by stochastic characteristics. The operational, emergency and operational control of the network circuit and generation is modeled, taking into account the possibilities of autonomous and parallel operation of the Minigrid with an external power system, followed by the calculation of integrated indicators of the technical efficiency of design solutions for generating equipment options and mode control methods.

RESULTS

RESULTS: Using the example of a typical Minigrid, various design tasks are considered, in solving which, according to uniform efficiency indicators, it is possible to evaluate and select the preferred configuration of the local power supply system. In particular, the dependences of the annual undersupply of electricity and the utilization factor of the installed generating capacity of the power plant on the number and capacity of its power units, the operating modes of the Minigrid at a given daily load schedule are obtained. The possibility of expanding the scope of the digital simulator of «Minigrid» modes is demonstrated.

CONCLUSION

CONCLUSION: The results obtained indicate the effectiveness of using the simulator to solve a number of design tasks when creating a Minigrid. The developed digital simulator of «Minigrid» modes, in addition to learning how to manage modes, can be used as a unified tool for analysis and decision-making at the stage of design alternatives.

распределенная малая генерацияминигридлокальные системы энергоснабженияэлектрические сетьпараллельная работаавтоматикасимуляторцифровой двойникdistributed small generationminigridlocal power supply systemspower gridparallel workautomationsimulatordigital twinReferencesИлюшин П.В. Системный подход к развитию и внедрению распределенной энергетики и возобновляемых источников энергии в России // Энергетик. 2022. № 4. С. 20-26.Ilyushin P.V. Sistemnyi podkhod k razvitiyu i vnedreniyu raspredelennoi energetiki i vozobnovlyaemykh istochnikov energii v Rossii // Energetik. 2022. № 4. S. 20-26.Klagge B., Brocke T. Decentralized electricity generation from renewable sources as a chance for local economic development: a qualitative study of two pioneer regions in Germany //Energy, Sustainability and Society. – 2012. – Т. 2. – С. 1-9.Klagge B., Brocke T. Decentralized electricity generation from renewable sources as a chance for local economic development: a qualitative study of two pioneer regions in Germany //Energy, Sustainability and Society. – 2012. – Т. 2. – С. 1-9.Tsai C. T. et al. Optimal design and performance analysis of solar power microsystem for mini-grid application //Microsystem Technologies. – 2021. – Т. 27. – С. 1267-1281.Tsai C. T. et al. Optimal design and performance analysis of solar power microsystem for mini-grid application //Microsystem Technologies. – 2021. – Т. 27. – С. 1267-1281.Sultana G., Keshavan B. K. Evaluation of performance and reliability indices of a micro-grid with distributed generation //2020 IEEE region 10 conference (TENCON). – IEEE, 2020. – С. 341-346.Sultana G., Keshavan B. K. Evaluation of performance and reliability indices of a micro-grid with distributed generation //2020 IEEE region 10 conference (TENCON). – IEEE, 2020. – С. 341-346.Chambon C. L. et al. Techno-economic assessment of biomass gasification-based mini-grids for productive energy applications: The case of rural India //Renewable Energy. – 2020. – Т. 154. – С. 432-444.Chambon C. L. et al. Techno-economic assessment of biomass gasification-based mini-grids for productive energy applications: The case of rural India //Renewable Energy. – 2020. – Т. 154. – С. 432-444.Санеев Б. Г. и др. Автономные энергоисточники на севере Дальнего Востока: характеристика и направления диверсификации //Пространственная экономика. – 2018. – №. 1. – С. 101-116.Saneev B. G. i dr. Avtonomnye energoistochniki na severe Dal'nego Vostoka: kharakteristika i napravleniya diversifikatsii //Prostranstvennaya ekonomika. – 2018. – №. 1. – S. 101-116.Mondal A. H., Denich M. Hybrid systems for decentralized power generation in Bangladesh //Energy for sustainable development. – 2010. – Т. 14. – №. 1. – С. 48-55.Mondal A. H., Denich M. Hybrid systems for decentralized power generation in Bangladesh //Energy for sustainable development. – 2010. – Т. 14. – №. 1. – С. 48-55.Бык Ф. Л., Илюшин П. В., Мышкина Л. С. Особенности и перспективы развития распределенной энергетики в России //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2021. – Т. 64. – №. 6. – С. 78-87.Byk F. L., Ilyushin P. V., Myshkina L. S. Osobennosti i perspektivy razvitiya raspredelennoi energetiki v Rossii //Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika. – 2021. – T. 64. – №. 6. – S. 78-87.Бык Ф. Л., Илюшин П. В., Мышкина Л. С. Прогноз и концепция перехода к распределенной энергетике в России //Проблемы прогнозирования. – 2022. – №. 4 (193). – С. 124-135.Byk F. L., Ilyushin P. V., Myshkina L. S. Prognoz i kontseptsiya perekhoda k raspredelennoi energetike v Rossii //Problemy prognozirovaniya. – 2022. – №. 4 (193). – S. 124-135.Бык Ф. Л., Мышкина Л. С., Кожевников М. В. Повышение устойчивости энергоснабжения регионов на основе локальных интеллектуальных энергосистем //Экономика региона. – 2023. – Т. 19. – №. 1. – С. 163-177.Byk F. L., Myshkina L. S., Kozhevnikov M. V. Povyshenie ustoichivosti energosnabzheniya regionov na osnove lokal'nykh intellektual'nykh energosistem //Ekonomika regiona. – 2023. – T. 19. – №. 1. – S. 163-177.Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Интеграция локальных интеллектуальных энергосистем и энергетический переход //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2022. – С. 31-40.Byk F. L., Myshkina L. S. Integratsiya lokal'nykh intellektual'nykh energosistem i energeticheskii perekhod //Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shikh sistem energetiki. – 2022. – S. 31-40.Бойко Е. Е. и др. Способы повышения эффективности территориальных систем энергоснабжения //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2022. – Т. 65. – №. 4. – С. 108-117.Boiko E. E. i dr. Sposoby povysheniya effektivnosti territorial'nykh sistem energosnabzheniya //Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika. – 2022. – T. 65. – №. 4. – S. 108-117.Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Цифровые технологии и эффективность локальных энергосистем //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2021. – С. 99-107.Byk F. L., Myshkina L. S. Tsifrovye tekhnologii i effektivnost' lokal'nykh energosistem //Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shikh sistem energetiki. – 2021. – S. 99-107.Фишов А. Г. и др. Синхронизация Microgrid с внешней электрической сетью и между собой в нормальных и послеаварийных режимах при разных схемах объединения //Релейная защита и автоматизация. – 2021. – №. 2. – С. 32-42.Fishov A. G. i dr. Sinkhronizatsiya Microgrid s vneshnei elektricheskoi set'yu i mezhdu soboi v normal'nykh i posleavariinykh rezhimakh pri raznykh skhemakh ob"edineniya //Releinaya zashchita i avtomatizatsiya. – 2021. – №. 2. – S. 32-42.Фишов А. Г. и др. Режимы и автоматика Минигрид, работающих в составе распределительных электрических сетей ЕЭС //Релейная защита и автоматизация. – 2021. – №. 3. – С. 22-37.Fishov A. G. i dr. Rezhimy i avtomatika Minigrid, rabotayushchikh v sostave raspredelitel'nykh elektricheskikh setei EES //Releinaya zashchita i avtomatizatsiya. – 2021. – №. 3. – S. 22-37.Гуломзода А. Х. Исследование способа синхронизации с внешней сетью локальных систем электроснабжения на базе малой генерации //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2021. – С. 303-312.Gulomzoda A. Kh. Issledovanie sposoba sinkhronizatsii s vneshnei set'yu lokal'nykh sistem elektrosnabzheniya na baze maloi generatsii //Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shikh sistem energetiki. – 2021. – S. 303-312.Фишов А. Г., Петрищев А. В., Ожулас В. А. Цифровой симулятор режимов минигрида, интегрированного с внешней электрической сетью. Часть 1. Физико-технологические основы объекта симуляции // Энергетик. – 2023. – № 6. – С. 6–13.Fishov A. G., Petrishchev A. V., Ozhulas V. A. Tsifrovoi simulyator rezhimov minigrida, integrirovannogo s vneshnei elektricheskoi set'yu. Chast' 1. Fiziko-tekhnologicheskie osnovy ob"ekta simulyatsii // Energetik. – 2023. – № 6. – S. 6–13.Фишов А. Г., Петрищев А. В., Ожулас В. А. Цифровой симулятор режимов минигрида, интегрированного с внешней электрической сетью. Часть 2. Техническая реализация и особенности использования симулятора //Энергетик. – 2023. – №. 7. – С. 14-22.Fishov A. G., Petrishchev A. V., Ozhulas V. A. Tsifrovoi simulyator rezhimov minigrida, integrirovannogo s vneshnei elektricheskoi set'yu. Chast' 2. Tekhnicheskaya realizatsiya i osobennosti ispol'zovaniya simulyatora //Energetik. – 2023. – №. 7. – S. 14-22.Müller S. C. et al. Interfacing power system and ICT simulators: Challenges, state-of-the-art, and case studies //IEEE Transactions on Smart Grid. – 2016. – Т. 9. – №. 1. – С. 14-24.Müller S. C. et al. Interfacing power system and ICT simulators: Challenges, state-of-the-art, and case studies //IEEE Transactions on Smart Grid. – 2016. – Т. 9. – №. 1. – С. 14-24.Palensky P. et al. Applied cosimulation of intelligent power systems: Implementing hybrid simulators for complex power systems //IEEE Industrial Electronics Magazine. – 2017. – Т. 11. – №. 2. – С. 6-21.Palensky P. et al. Applied cosimulation of intelligent power systems: Implementing hybrid simulators for complex power systems //IEEE Industrial Electronics Magazine. – 2017. – Т. 11. – №. 2. – С. 6-21.Sidwall K., Forsyth P. A review of recent best practices in the development of real-time power system simulators from a simulator manufacturer’s perspective //Energies. – 2022. – Т. 15. – №. 3. – С. 1111.Sidwall K., Forsyth P. A review of recent best practices in the development of real-time power system simulators from a simulator manufacturer’s perspective //Energies. – 2022. – Т. 15. – №. 3. – С. 1111.Бык Ф.Л., Мышкина Л.С. Эффекты интеграции локальных интеллектуальных энергосистем // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 1. С. 3-15.Byk F.L., Myshkina L.S. Effekty integratsii lokal'nykh intellektual'nykh energosistem // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. PROBLEMY ENERGETIKI. 2022. T. 24. № 1. S. 3-15.Колотыгина Е. К., Фролова Я. А. Оптимизация состава и загрузки включенного оборудования при совместной выработке электричества и тепла в энергосистемах малой мощности //Электроэнергетика глазами молодежи-2018. – 2018. – С. 89-92.Kolotygina E. K., Frolova Ya. A. Optimizatsiya sostava i zagruzki vklyuchennogo oborudovaniya pri sovmestnoi vyrabotke elektrichestva i tepla v energosistemakh maloi moshchnosti //Elektroenergetika glazami molodezhi-2018. – 2018. – S. 89-92.Чукреев Ю.Я., Бык Ф.Л., Мышкина Л.С., Чукреев М.Ю. Cвойства надежности при децентрализации энергетики. Известия Российской академии наук. Энергетика. 2023. № 5. С. 19-39.Chukreev Yu.Ya., Byk F.L., Myshkina L.S., Chukreev M.Yu. Cvoistva nadezhnosti pri detsentralizatsii energetiki. Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Energetika. 2023. № 5. S. 19-39.Бык Ф. Л., Чукреев Ю. Я. Оценка влияния интеграции локальных интеллектуальных энергосистем на средства обеспечения балансовой надежности ЕЭС //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2022. – С. 41-50.Byk F. L., Chukreev Yu. Ya. Otsenka vliyaniya integratsii lokal'nykh intellektual'nykh energosistem na sredstva obespecheniya balansovoi nadezhnosti EES //Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shikh sistem energetiki. – 2022. – S. 41-50.Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Надежность объектов распределенной энергетики //Надежность и безопасность энергетики. – 2021. – Т. 14. – №. 1. – С. 45-51.Byk F. L., Myshkina L. S. Nadezhnost' ob"ektov raspredelennoi energetiki //Nadezhnost' i bezopasnost' energetiki. – 2021. – T. 14. – №. 1. – S. 45-51.Abdmouleh Z. et al. Review of optimization techniques applied for the integration of distributed generation from renewable energy sources //Renewable Energy. – 2017. – Т. 113. – С. 266-280.Abdmouleh Z. et al. Review of optimization techniques applied for the integration of distributed generation from renewable energy sources //Renewable Energy. – 2017. – Т. 113. – С. 266-280.Xu Y. et al. Smart energy systems: A critical review on design and operation optimization //Sustainable Cities and Society. – 2020. – Т. 62.– С. 102369.Xu Y. et al. Smart energy systems: A critical review on design and operation optimization //Sustainable Cities and Society. – 2020. – Т. 62.– С. 102369.Rech S. Smart energy systems: Guidelines for modelling and optimizing a fleet of units of different configurations //Energies. – 2019. – Т. 12. – №. 7. – С. 1320.Rech S. Smart energy systems: Guidelines for modelling and optimizing a fleet of units of different configurations //Energies. – 2019. – Т. 12. – №. 7. – С. 1320.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.