Моделирование и оптимитизация в реальном времени умной микросети электропитания пригородной зоны

1.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И
ОПТИМИТИЗАЦИЯ В
РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
УМНОЙ МИКРОСЕТИ
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
Выполнил:
Ведель Павел Михайлович
Научный руководитель:
д-р техн. наук, доцент
Французова Галина Александровна
Новосибирский
государственный
технический
университет
nstu.ru
www.nstu.ru

2.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ЗАДАЧИ УМНЫХ МИКРОСЕТЕЙ
В широком смысле – поддержание баланса энергосистемы;
В узком смысле – минимизация затрат конечных
пользователей.
ВЛИЯНИЕ ДИСБАЛАНСА ЭНЕРГОСИСТЕМЫ НА
ЦЕНООБРАЗОВАНИЕ
Суммарное
потребление
энергосистемы
Генерация
электроэнергии
возобновляемыми
источниками энергии
Значение конечной цены
за электроэнергию
Высокое
Высокая
Среднее
Высокое
Низкая
Высокое
Низкое
Высокая
Низкое
Низкое
Низкая
Среднее
2
www.nstu.ru

3.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ ПРИГОРОДНОЙ
ЗОНЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОТ
CIGRÉ
3
www.nstu.ru

4.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
МОДЕЛЬ УМНОЙ МИКРОСЕТИ
4
www.nstu.ru

5.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ПОТРЕБИТЕЛЯ /
ГЕНЕРАТОРА
5
www.nstu.ru

6.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
НОРМАЛИЗОВАННАЯ НАГРУЗКА
КОНЕЧНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ЗИМОЙ И
ЛЕТОМ
6
www.nstu.ru

7.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И
ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ
ПАНЕЛИ
7
www.nstu.ru

8.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
СКОРОСТЬ ВЕТРА И
ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ ВЕТРОВОЙ
ТУРБИНЫ
8
www.nstu.ru

9.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И
МИКРОТУРБИНА
Топливный элемент
Микротурбина
Номинальная электрическая
мощность: 10 kW
Номинальная электрическая
мощность: 30 kW
Электрический КПД: 0.4
Электрический КПД: 0.23
Топливо: природный газ
9
www.nstu.ru

10.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
СТРУКТУРА МОДЕЛИ
АККУМУЛЯТОРА
10
www.nstu.ru

11.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗАТРАТ МИКРОСЕТИ
Данные были взяты у оператора рынка электричества и природного газа Чехии (OTE: https://www.ote- 11
cr.cz/en)
www.nstu.ru

12.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
СТРУКТУРА КОНТРОЛЛЕРА НА ОСНОВЕ
ПРОГНОЗИРУЮЩЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ (ECONOMIC MPC) ДЛЯ УМНОЙ
МИКРОСЕТИ
12
www.nstu.ru

13.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ОПИСАНИЕ ЧАСТИ МИНИМИЗАЦИИ
ЗАТРАТ
13
www.nstu.ru

14.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ОПИСАНИЕ ЧАСТИ МИНИМИЗАЦИИ
ЗАТРАТ
Смешано-целочисленное линейное программирование: функция минимизации
Критерий MILP
это ценовая
функция на всю
длину
горизонтов.
Критерий J усложняется ограничениями и требованиями, которые определены как:
Сопоставление
общей мощности
с нагрузкой.
Установка
начальных
условий.
14
www.nstu.ru

15.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИТИЗАЦИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ УМНОЙ МИКРОСЕТИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ
ОПИСАНИЕ ЧАСТИ МИНИМИЗАЦИИ
ЗАТРАТ
Установка
оптимальных
пределов зарядки.
Исключение
возможности
одновременной
зарядки и разрядки
аккумулятора.
Установка
физических
ограничений на
решение