Выбор параметров системы накопления электроэнергии, используемой для покрытия пиковых нагрузок жилых и общественных зданий

АКТУАЛЬНОСТЬ. Аккумуляторные системы накопления энергии позволяют снижать пиковые нагрузки в системах внешнего электроснабжения, это способствует снижению потерь электроэнергии при эксплуатации и позволяет на этапе проектирования выбирать трансформаторы меньшей мощности. Для жилых и общественных зданий появляется возможность снижения расходов на оплату электроэнергии в часы максимальной нагрузки, а также подключения электрозарядных станций, устанавливаемых на придомовых территориях. ЦЕЛЬ. Разработка методики выбора мощности и энергоёмкости аккумуляторных систем накопления энергии, используемых в городской инфраструктуре для ограничения потребляемой из питающей сети мощности в часы пиковых нагрузок, а также последующая разработка предложений по внесению изменений в СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа». МЕТОДЫ. В работе использованы натурные измерения суточных графиков нагрузок жилых и общественных зданий, а именно: многоквартирных домов с электрическими плитами высотностью от 11 до 25 этажей, детских садов и школ, а также общественных зданий культурно-досугового назначения и торговых центров. Для многоквартирных домов сформирован типовой суточный график нагрузок. На его примере показано использование баланса энергии заряда и разряда накопителя для расчёта максимальных значений требуемой мощности и энергоёмкости. РЕЗУЛЬТАТЫ. Рассмотрены особенности подключения системы накопления электроэнергии к системам городского электроснабжения. Показано, что максимальная выдача накопителем электроэнергии достигается при его заряде в режиме потребления постоянной мощности из сети. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Заряд аккумуляторных батарей стабилизированным пониженным током, продлевающий их ресурс, целесообразен для систем накопления энергии, работающих в кратковременном режиме разряда. На основе полученного типового графика нагрузок МКД предложены расчетные формулы для выбора параметров системы накопления электроэнергии, устанавливаемых на объектах, имеющих повторяющиеся графики нагрузки.

1. Федотов А. И. Использование электрохимических накопителей энергии в системах автономного электроснабжения для снижения расхода топлива энергоустановок / А. И. Федотов, Е. А. Федотов, А. Ф. Абдуллазянов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 1. С. 3-17. DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-1-3-17. EDN BITFGX.

2. Бахтеев К. Р. Создание гибридного накопителя электроэнергии большой мощности для предотвращения кратковременных нарушений электроснабжения промышленных потребителей / К. Р. Бахтеев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20, № 3-4. С. 36-44. EDN XWBLRR.

3. Mushid F. C. Khan M. F. Battery Energy Storage for Ancillary Services in Distribution Networks: Technologies Applications, and Deployment Challenges—A Comprehensive Review / F. C. Mushid, M. F. Khan // Energies. 2025. Vol. 18(20). Art. no 5443. DOI 10.3390/en18205443.

4. Шамарова Н. А. Анализ методов оценки уровня заряда аккумуляторных батарей / Н. А. Шамарова // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2022. Т. 14, № 1(53). С. 24-33. EDN LOJLRC.

5. Hesse H. C. Lithium-Ion Battery Storage for the Grid—A Review of Stationary Battery Storage System Design Tailored for Applications in Modern Power Grids / H. C. Hesse, M. Schimpe, D. Kucevic, A. Jossen // Energies. 2017. Vol. 10. DOI 10.3390/en10122107.

6. Булатов Ю. Н. Исследование режимов работы изолированной системы электроснабжения с управляемыми установками распределенной генерации, накопителями электроэнергии и двигательной нагрузкой / Ю. Н. Булатов, А. В. Крюков, К. В. Суслов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 5. С. 184-194. DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-5-184-194. EDN DUEYAC.

7. Dunn B. Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices / B. Dunn, H. Kamath, J. M. Tarascon //Science. 2011. Vol. 334. P. 928–935.

8. Сайт журнала Energy [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energymagazine.com.au (дата обращения: 10.09.2025).

9. Илюшин П. В. Повышение надежности функционирования распределительных электрических сетей за счет эффективного применения систем накопления электроэнергии / П. В. Илюшин // Электроэнергия. Передача и распределение. 2022. № 6(75). C. 64–74.

10. Luo X. Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation / X. Luo, J. Wang, M. Dooner, J. Clarke // Appl. Energy. 2015. Vol. 137. P. 511–536.

11. Li J. Research on Optimal Configuration Strategy of Energy Storage Capacity in Grid-Connected Microgrid / J. Li, Y. Xue, L. Tian, X. Yuan // Published in: Protection and Control of Modern Power Systems. 2017. Vol. 2. Iss. 4. P. 1 7. DOI 10.1186/s41601-017-0067-8.

12. Суворов А. А. Модернизация алгоритма виртуального синхронного генератора для управления системой накопления электроэнергии в микросети / А. А. Суворов, П. В. Илюшин // Электричество. 2024. № 7. C. 14-29.

13. Boya M. Exploring The Methods and Future Directions of Direct Electrical Energy Storage Systems: A Systematic Review / M. Boya, K. Tekaya, U. Spaeth, B. Schmuelling // 2025 International Conference on Clean Electrical Power. ICCEP 2025. 2025. DOI 10.1109/ICCEP65222.2025.11143769.

14. Непомнящий В. А. Новые подходы в обеспечении надежности электроснабжения потребителей электрической энергии / В. А. Непомнящий, П. В. Илюшин // Надежность и безопасность энергетики. 2013. № 4(23). С. 14-25. EDN PYRNRC.

15. Patsios C. An integrated approach for the analysis and control of grid connected energy storage systems / C. Patsios, B. Wu, E. Chatzinikolaou, D. J. Rogers, N. Wade, N. P. Brandon, P. Taylor // J. Energy Storage. 2016. Vol. 5. P. 48–61.

16. Илюшин П. В. Анализ опыта применения систем накопления электроэнергии для повышения гибкости электроэнергетических систем / П. В. Илюшин, И. Д. Георгиевский // Релейная защита и автоматизация. 2024. № 3(56). С. 46-54. EDN ZCOCPI.

17. Бойко Е. Е. Роль накопителей электрической и тепловой энергии в системах энергоснабжения / Е. Е. Бойко, Ф. Л. Бык, П. В. Илюшин, Л. С. Мышкина // Электрические станции. 2024. № 5(1114). С. 50-57. DOI 10.34831/EP.2024.1114.5.006. EDN ANHAPD.

18. Папков Б. В. Smart grid: интеллектуальные сети - технология и применение. Часть 3 силовая электроника и хранение энергии / Б. В. Папков, П. В. Илюшин, А. Л. Куликов // Библиотечка электротехника. 2025. № 7-8 (319-320). С. 1-151.

19. Булатов Ю. Н. Согласованное управление накопителями электроэнергии и установкой распределенной генерации с прогностическими регуляторами в системе электроснабжения с пониженным качеством электроэнергии / Ю. Н. Булатов, А. В. Крюков, К. В. Суслов, В. В. Кижин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25, № 6. С. 3-13. DOI 10.30724/1998-9903-2023-25-6-3-13. EDN HQLXTA.

20. Харитонов М. С. Оценка эффективности использования накопителя энергии для регулирования электропотребления промышленных предприятий / М. С. Харитонов, Р. В. Зубавичюс, И. Е. Кажекин // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15, № 3(59). С. 70-81. EDN IXUZKW.

21. Мельников В. Д. Проблемы, перспективы применения и методика расчета нормированной стоимости накопления электрической энергии / В. Д. Мельников, Г. Б. Нестеренко, Д. Е. Лебедев [и др.] // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11, № 4(44). С. 30-36. EDN CJGIUA.

22. Сердечный Д. В. Особенности эксплуатации накопителя энергии на базе многоэлементной литий-ионной аккумуляторной батареи / Д. В. Сердечный, Ю. Б. Томашевский // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19, № 9-10. С. 140-145. EDN YPSXXR.

23. Смоленцев Н. И. Результаты разработки и экспериментальных исследований накопительного комплекса с накопителем энергии СПЭНЭ-1 / Н. И. Смоленцев, В. Ю. Бондарева // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26, № 6. С. 121-131. DOI 10.30724/1998-9903-2024-26-6-121-131. EDN EMOQFG.

24. Савина Н. В. Накопители электрической энергии как средство повышения надёжности и экономичности функционирования электрической сети / Н. В. Савина, Л. Н. Лисогурская, И. А. Лисогурский // Международный научно-исследовательский журнал. 2020. № 2-1(92). C. 63–70.

25. Токарев И. С. Определение зависимости параметров системы накопления электроэнергии от степени выравнивания графика электрических нагрузок / И. С. Токарев, Я. Э. Шклярский, Т. В. Пудкова, А. Н. Назарычев // Электричество. 2024. № 9. С. 45-51. DOI 10.24160/0013-5380-2024-9-45-51. EDN GCGXYH.

26. Гусев Ю. П. Влияние накопителей электроэнергии на пропускную способность распределительных сетей напряжением 6-10 кВ / Ю. П. Гусев, П. В. Субботин // Электричество. 2018. № 1. С. 13-18. DOI 10.24160/0013-5380-2018-1-13-18. EDN ZXYUYN.

27. Воронин В. А. О возможном пути развития ЕЭС России на базе широкого использования накопителей энергии / В. А. Воронин, Д. Р. Любарский, С. Н. Макаровский, В. Н. Подъячев // Электрические станции. 2012. № 5. С. 14-19. EDN OYOLHT.

28. Солуянов Ю. И., Федотов А. И., Галицкий Ю. Я., и др. Актуализация нормативных значений удельной электрической нагрузки многоквартирных домов в Республике Татарстан / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, Ю. Я. Галицкий и др. // Электричество. 2021. № 6. С. 62-71. DOI 10.24160/0013-5380-2021-6-62-71. EDN RRSRRX.

29. Солуянов Ю. И. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, А. Р. Ахметшин и др. // Электричество. 2023. № 7. C. 52-65. DOI 10.24160/0013-5380-2023-7-52-65. EDN IQAFRE.

30. Солуянов Ю. И. Анализ удельных электрических нагрузок коттеджных поселков / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, А. Р. Ахметшин и др. // Электричество. 2024. № 4. C. 36-50. DOI 10.24160/0013-5380-2024-4-36-50.

31. Солуянов Ю. И. Выбор зарядных станций, согласованный с действующими системами электроснабжения многоквартирных домов и образовательных учреждений мегаполиса / Ю. И. Солуянов, А. И. Федотов, В. И. Солуянов и др. // Электричество. 2025. № 1. С. 32-44. DOI 10.24160/0013-5380-2025-1-32-44. EDN HOCOCV.

32. Федотов А. И. Совершенствование расчета электрической нагрузки многоквартирных домов по их удельной мощности / А. И. Федотов, А. Р. Ахметшин, Е. А. Федотов и др. // Электричество. 2025. № 5. С. 28-38. DOI 10.24160/0013-5380-2025-5-28-38. EDN XBSYUC.