Верификация программно-вычислительных комплексов моделирования и оптимизации систем с возобновляемыми источниками энергии для достижения целей устойчивого развития в энергетике
Ключевые слова:
устойчивое развитие, распределенная, солнечная и ветроэнергетика, возобновляемые источники энергии, математическая модель, система накопления энергии, изолированные и труднодоступные территории, программно-вычислительный комплекс
Аннотация
Цель работы — апробация и верификация наиболее распространенных зарубежных и российских программно-вычислительных комплексов (ПВК) на примере реальных энергетических комплексов для определения наилучшего универсального инструмента моделирования и оптимизации гибридных энергетических комплексов (ГЭК) с энергоустановками на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и системами накопления энергии. Рассмотрены основные принципы и технологии создания ГЭК с ВИЭ, описаны основные структурные элементы ГЭК и их функции. Проведен анализ функциональных возможностей российских и зарубежных ПВК для моделирования ГЭК с ВИЭ, исследованы их основные преимущества и недостатки. Выполнены апробация и верификация наиболее распространенных ПВК на примере реальных энергетических комплексов с различным составом оборудования.
Литература
1. Цели в области устойчивого развития на период до 2030 г. [Электрон. ресурс] https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/ (дата обращения 12.11.2022).
2. Чубайс А.Б., Копылов А.Е., Зубакин В.А. Развитие возобновляемой энергетики в России: технологии и экономика. М.: Издат. группа «Точка», 2020.
3. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Влияние режимов работы гибридных энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии // Вестник МЭИ. 2020. № 4. С. 62—70.
4. Аналитический центр при Правительстве РФ [Электрон. ресурс] https://ac.gov.ru/projects (дата обращения 24.07.2022).
5. Илюшин П.В. Системный подход к развитию и внедрению распределённой энергетики и возобновляемых источников энергии в России // Энергетик. 2022. № 4. С. 20—27.
6. Maleki A., Nazari M.A., Pourfayaz F. Harmony Search Optimization for Optimum Sizing of Hybrid Solar Schemes Based on Battery Storage Unit // Energy Repo. 2020. V. 6. Pp. 102—111.
7. Васьков А.Г. и др. Ветроэнергетика. М.: Изд-во МЭИ, 2016.
8. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Модели и методы исследования факторов, влияющих на режим работы гибридного энергокомплекса гарантированного энергоснабжения // Вестник МЭИ. 2021. № 5. С. 58—68.
9. Андреев В.Н., Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Ахмерова Т.Н. О системном моделировании и оптимизации систем децентрализованного энергоснабжения с ВИЭ для устойчивого развития в энергетике // Возобновляемые источники энергии и приоритеты научно-технологического развития энергетики России: Cб. докл. Школы молодых ученых. М.: ИНЭИ РАН, 2022. С. 41—48.
10. Обухов С.Г., Плотников И.А., Масолов В.Г. Анализ режимов работы накопителей энергии в автономных гибридных электростанциях с возобновляемыми источниками энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2018. № 13—15. С. 55—67.
11. Марченко О.В., Соломин С.В. Комплексное использование возобновляемых источников энергии разных типов для совместного производства электричества и тепла // Промышленная энергетика. 2018. № 5. С. 52—57.
12. Elistratov V.V., Vinogradova (Chernova) A.V. Autonomous WPP/HPP Power System Operating Modes Study // Intern. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. Iss. 17. Pp. 12355—12363.
13. Николаев В.Г., Николаев В.В., Харченко В.В. К определению оптимального состава ветродизельных энергокомплексов с учетом местных условий // Электротехника. 2018. № 3. С. 52—59.
14. HOMER Energy [Электрон. ресурс] https://www.homerenergy.com/pdf/HOMERHelpManual.pdf (дата обращения 13.11.2022).
15. Lopez R.D. MHOGA, User’s Manual, 2022. [Электрон. ресурс] https://ihoga.unizar.es/Desc/MHOGA_User_manual.pdf (дата обращения 25.12.2022).
16. Св-во гос. регистрации программы для ЭВМ № 2021681290. Программный комплекс для исследования и оптимизации состава и режимов работы гибридного энергетического комплекса на основе возобновляемых источников энергии «RES Energy Complex» / Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П.
17. АО «Сахаэнерго» [Электрон. ресурс] https://www.sakhaenergo.ru/ (дата обращения 04.11.2022).
18. Передвижная энергетика [Электрон. ресурс] http://передвижная-энергетика.рф/ (дата обращения 05.11.2022).
19. Расписание погоды [Электрон. ресурс] https://rp5.ru (дата обращения 29.11.2022).
20. Численность населения Российской Федерации [Электрон. ресурс] https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13282 (21.12.2022).
---
Для цитирования: Андреев В.Н., Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Верификация программно-вычислительных комплексов моделирования и оптимизации систем с возобновляемыми источниками энергии для достижения целей устойчивого развития в энергетике // Вестник МЭИ. 2023. № 4. С. 91—101. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-91-101
#
1. Tseli v Oblasti Ustoychivogo Razvitiya na period do 2030 g. [Elektron. Resurs] https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/ (Data Obrashcheniya 12.11.2022). (in Russian).
2. Chubays A.B., Kopylov A.E., Zubakin V.A. Razvitie Vozobnovlyaemoy Energetiki v Rossii: Tekhnologii i Ekonomika. M.: Izdat. Gruppa «Tochka», 2020. (in Russian).
3. Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Vliyanie Rezhimov Raboty Gibridnykh Energeticheskikh Kompleksov na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii na Opredelenie Tipa Akkumulyatorov Energii. Vestnik MEI. 2020;4:62—70. (in Russian).
4. Analiticheskiy Tsentr pri Pravitel'stve RF [Elektron. Resurs] https://ac.gov.ru/projects (Data Obrashcheniya 24.07.2022). (in Russian).
5. Ilyushin P.V. Sistemnyy Podkhod k Razvitiyu i Vnedreniyu Raspredelennoy Energetiki i Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii v Rossii. Energetik. 2022;4:20—27. (in Russian).
6. Maleki A., Nazari M.A., Pourfayaz F. Harmony Search Optimization for Optimum Sizing of Hybrid Solar Schemes Based on Battery Storage Unit. Energy Repo. 2020;6:102—111.
7. Vas'kov A.G. i dr. Vetroenergetika. M.: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
8. Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Modeli i Metody Issledovaniya Faktorov, Vliyayushchikh na Rezhim Raboty Gibridnogo Energokompleksa Garantirovannogo Energosnabzheniya. Vestnik MEI. 2021;5:58—68. (in Russian).
9. Andreev V.N., Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Akhmerova T.N. O Sistemnom Modelirovanii i Optimizatsii Sistem Detsentralizovannogo Energosnabzheniya s VIE dlya Ustoychivogo Razvitiya v Energetike. Vozobnovlyaemye Istochniki Energii i Prioritety Nauchno-tekhnologicheskogo Razvitiya Energetiki Rossii: Cb. dokl. Shkoly Molodykh Uchenykh. M.: INEI RAN, 2022:41—48. (in Russian).
10. Obukhov S.G., Plotnikov I.A., Masolov V.G. Analiz Rezhimov Raboty Nakopiteley Energii v Avtonomnykh Gibridnykh Elektrostantsiyakh s Vozobnovlyaemymi Istochnikami Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2018;13—15:55—67. (in Russian).
11. Marchenko O.V., Solomin S.V. Kompleksnoe Ispol'zovanie Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii Raznykh Tipov dlya Sovmestnogo Proizvodstva Elektrichestva i Tepla. Promyshlennaya energetika. 2018;5:52—57. (in Russian).
12. Elistratov V.V., Vinogradova (Chernova) A.V. Autonomous WPP/HPP Power System Operating Modes Study. Intern. J. Hydrogen Energy. 2017;42;17:12355—12363.
13. Nikolaev V.G., Nikolaev V.V., KHarchenko V.V. K Opredeleniyu Optimal'nogo Sostava Vetrodizel'nykh Energokompleksov s Uchetom Mestnykh Usloviy. Elektrotekhnika. 2018;3:52—59. (in Russian).
14. HOMER Energy [Elektron. Resurs] https://www.homerenergy.com/pdf/HOMERHelpManual.pdf (Data Obrashcheniya 13.11.2022).
15. Lopez R.D. MHOGA, User’s Manual, 2022. [Elektron. Resurs] https://ihoga.unizar.es/Desc/MHOGA_User_manual.pdf (Data Obrashcheniya 25.12.2022).
16. Sv-vo Gos. Registratsii Programmy dlya EVM № 2021681290. Programmnyy Kompleks dlya Issledovaniya i Optimizatsii Sostava i Rezhimov Raboty Gibridnogo Energeticheskogo Kompleksa na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii «RES Energy Complex». Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. (in Russian).
17. AO «Sakhaenergo» [Elektron. Resurs] https://www.sakhaenergo.ru/ (Data Obrashcheniya 04.11.2022). (in Russian).
18. Peredvizhnaya Energetika [Elektron. Resurs] http://peredvizhnaya-energetika.rf/ (Data Obrashcheniya 05.11.2022). (in Russian).
19. Raspisanie Pogody [Elektron. Resurs] https://rp5.ru (Data Obrashcheniya 29.11.2022). (in Russian).
20. Chislennost' Naseleniya Rossiyskoy Federatsii [Elektron. Resurs] https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13282 (21.12.2022). (in Russian)
---
For citation: Andreev V.N., Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Verification of the Software and Computing Systems Used for Simulating and Optimizing Energy Complexes Involving Renewable Energy Sources to Achieve Sustainable Energy Sector Development Goals. Bulletin of MPEI. 2023;4:91—101. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-91-101
2. Чубайс А.Б., Копылов А.Е., Зубакин В.А. Развитие возобновляемой энергетики в России: технологии и экономика. М.: Издат. группа «Точка», 2020.
3. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Влияние режимов работы гибридных энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии // Вестник МЭИ. 2020. № 4. С. 62—70.
4. Аналитический центр при Правительстве РФ [Электрон. ресурс] https://ac.gov.ru/projects (дата обращения 24.07.2022).
5. Илюшин П.В. Системный подход к развитию и внедрению распределённой энергетики и возобновляемых источников энергии в России // Энергетик. 2022. № 4. С. 20—27.
6. Maleki A., Nazari M.A., Pourfayaz F. Harmony Search Optimization for Optimum Sizing of Hybrid Solar Schemes Based on Battery Storage Unit // Energy Repo. 2020. V. 6. Pp. 102—111.
7. Васьков А.Г. и др. Ветроэнергетика. М.: Изд-во МЭИ, 2016.
8. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Модели и методы исследования факторов, влияющих на режим работы гибридного энергокомплекса гарантированного энергоснабжения // Вестник МЭИ. 2021. № 5. С. 58—68.
9. Андреев В.Н., Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Ахмерова Т.Н. О системном моделировании и оптимизации систем децентрализованного энергоснабжения с ВИЭ для устойчивого развития в энергетике // Возобновляемые источники энергии и приоритеты научно-технологического развития энергетики России: Cб. докл. Школы молодых ученых. М.: ИНЭИ РАН, 2022. С. 41—48.
10. Обухов С.Г., Плотников И.А., Масолов В.Г. Анализ режимов работы накопителей энергии в автономных гибридных электростанциях с возобновляемыми источниками энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2018. № 13—15. С. 55—67.
11. Марченко О.В., Соломин С.В. Комплексное использование возобновляемых источников энергии разных типов для совместного производства электричества и тепла // Промышленная энергетика. 2018. № 5. С. 52—57.
12. Elistratov V.V., Vinogradova (Chernova) A.V. Autonomous WPP/HPP Power System Operating Modes Study // Intern. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. Iss. 17. Pp. 12355—12363.
13. Николаев В.Г., Николаев В.В., Харченко В.В. К определению оптимального состава ветродизельных энергокомплексов с учетом местных условий // Электротехника. 2018. № 3. С. 52—59.
14. HOMER Energy [Электрон. ресурс] https://www.homerenergy.com/pdf/HOMERHelpManual.pdf (дата обращения 13.11.2022).
15. Lopez R.D. MHOGA, User’s Manual, 2022. [Электрон. ресурс] https://ihoga.unizar.es/Desc/MHOGA_User_manual.pdf (дата обращения 25.12.2022).
16. Св-во гос. регистрации программы для ЭВМ № 2021681290. Программный комплекс для исследования и оптимизации состава и режимов работы гибридного энергетического комплекса на основе возобновляемых источников энергии «RES Energy Complex» / Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П.
17. АО «Сахаэнерго» [Электрон. ресурс] https://www.sakhaenergo.ru/ (дата обращения 04.11.2022).
18. Передвижная энергетика [Электрон. ресурс] http://передвижная-энергетика.рф/ (дата обращения 05.11.2022).
19. Расписание погоды [Электрон. ресурс] https://rp5.ru (дата обращения 29.11.2022).
20. Численность населения Российской Федерации [Электрон. ресурс] https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13282 (21.12.2022).
---
Для цитирования: Андреев В.Н., Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Верификация программно-вычислительных комплексов моделирования и оптимизации систем с возобновляемыми источниками энергии для достижения целей устойчивого развития в энергетике // Вестник МЭИ. 2023. № 4. С. 91—101. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-91-101
#
1. Tseli v Oblasti Ustoychivogo Razvitiya na period do 2030 g. [Elektron. Resurs] https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/ (Data Obrashcheniya 12.11.2022). (in Russian).
2. Chubays A.B., Kopylov A.E., Zubakin V.A. Razvitie Vozobnovlyaemoy Energetiki v Rossii: Tekhnologii i Ekonomika. M.: Izdat. Gruppa «Tochka», 2020. (in Russian).
3. Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Vliyanie Rezhimov Raboty Gibridnykh Energeticheskikh Kompleksov na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii na Opredelenie Tipa Akkumulyatorov Energii. Vestnik MEI. 2020;4:62—70. (in Russian).
4. Analiticheskiy Tsentr pri Pravitel'stve RF [Elektron. Resurs] https://ac.gov.ru/projects (Data Obrashcheniya 24.07.2022). (in Russian).
5. Ilyushin P.V. Sistemnyy Podkhod k Razvitiyu i Vnedreniyu Raspredelennoy Energetiki i Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii v Rossii. Energetik. 2022;4:20—27. (in Russian).
6. Maleki A., Nazari M.A., Pourfayaz F. Harmony Search Optimization for Optimum Sizing of Hybrid Solar Schemes Based on Battery Storage Unit. Energy Repo. 2020;6:102—111.
7. Vas'kov A.G. i dr. Vetroenergetika. M.: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
8. Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Modeli i Metody Issledovaniya Faktorov, Vliyayushchikh na Rezhim Raboty Gibridnogo Energokompleksa Garantirovannogo Energosnabzheniya. Vestnik MEI. 2021;5:58—68. (in Russian).
9. Andreev V.N., Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Akhmerova T.N. O Sistemnom Modelirovanii i Optimizatsii Sistem Detsentralizovannogo Energosnabzheniya s VIE dlya Ustoychivogo Razvitiya v Energetike. Vozobnovlyaemye Istochniki Energii i Prioritety Nauchno-tekhnologicheskogo Razvitiya Energetiki Rossii: Cb. dokl. Shkoly Molodykh Uchenykh. M.: INEI RAN, 2022:41—48. (in Russian).
10. Obukhov S.G., Plotnikov I.A., Masolov V.G. Analiz Rezhimov Raboty Nakopiteley Energii v Avtonomnykh Gibridnykh Elektrostantsiyakh s Vozobnovlyaemymi Istochnikami Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2018;13—15:55—67. (in Russian).
11. Marchenko O.V., Solomin S.V. Kompleksnoe Ispol'zovanie Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii Raznykh Tipov dlya Sovmestnogo Proizvodstva Elektrichestva i Tepla. Promyshlennaya energetika. 2018;5:52—57. (in Russian).
12. Elistratov V.V., Vinogradova (Chernova) A.V. Autonomous WPP/HPP Power System Operating Modes Study. Intern. J. Hydrogen Energy. 2017;42;17:12355—12363.
13. Nikolaev V.G., Nikolaev V.V., KHarchenko V.V. K Opredeleniyu Optimal'nogo Sostava Vetrodizel'nykh Energokompleksov s Uchetom Mestnykh Usloviy. Elektrotekhnika. 2018;3:52—59. (in Russian).
14. HOMER Energy [Elektron. Resurs] https://www.homerenergy.com/pdf/HOMERHelpManual.pdf (Data Obrashcheniya 13.11.2022).
15. Lopez R.D. MHOGA, User’s Manual, 2022. [Elektron. Resurs] https://ihoga.unizar.es/Desc/MHOGA_User_manual.pdf (Data Obrashcheniya 25.12.2022).
16. Sv-vo Gos. Registratsii Programmy dlya EVM № 2021681290. Programmnyy Kompleks dlya Issledovaniya i Optimizatsii Sostava i Rezhimov Raboty Gibridnogo Energeticheskogo Kompleksa na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii «RES Energy Complex». Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. (in Russian).
17. AO «Sakhaenergo» [Elektron. Resurs] https://www.sakhaenergo.ru/ (Data Obrashcheniya 04.11.2022). (in Russian).
18. Peredvizhnaya Energetika [Elektron. Resurs] http://peredvizhnaya-energetika.rf/ (Data Obrashcheniya 05.11.2022). (in Russian).
19. Raspisanie Pogody [Elektron. Resurs] https://rp5.ru (Data Obrashcheniya 29.11.2022). (in Russian).
20. Chislennost' Naseleniya Rossiyskoy Federatsii [Elektron. Resurs] https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13282 (21.12.2022). (in Russian)
---
For citation: Andreev V.N., Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Verification of the Software and Computing Systems Used for Simulating and Optimizing Energy Complexes Involving Renewable Energy Sources to Achieve Sustainable Energy Sector Development Goals. Bulletin of MPEI. 2023;4:91—101. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-91-101
Опубликован
2023-04-12
Выпуск
Раздел
Энергетические системы и комплексы (технические науки) (2.4.5)
