Determining the Type of Energy Storage Devices for RES-Based Hybrid Energy Complexes to Suit the Energy Complex Operation Modes
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-4-62-70Keywords:
isolated energy regions, hybrid energy complex and energy storage, hydrogen storages, supercapacitors, windmillAbstract
The aim of the work is to study the performance characteristics of generating units operating on the basis of renewable energy sources (RES) as part of a hybrid energy complex and to determine the requirements posed by these generating units to the storage systems in terms of stored energy amounts and power absorption and delivering conditions on long, medium and short intervals of time.
Using the data from a real consumer located on Popov Island, the relevant energy complexes were modeled, and their operating modes were calculated and analyzed.
The technical requirements posed by the RES-based installations to the performance characteristics of energy storage devices in terms of stored energy amounts and power absorption and delivering conditions on different time intervals are determined.
The obtained results are important for elaborating efficient energy storage systems for RES-based hybrid energy complexes for improving their reliability and technical and economic efficiency.
It has been established, based on the calculations and analysis of the RES-based hybrid energy complex operation modes, that for meeting the hybrid energy complex requirements, the complex should be fitted with a hybrid energy storage system combining various sources of electrical energy. Some of them, in view of their high energy capacity (e.g., hydrogen electric energy storage devices), can be considered as energy sources for seasonal and daily regulation, and others (supercapacitors) can be regarded as power sources to be used in the modes of absorbing and delivering power pulses on second time intervals.
References
1. Елистратов В.В. Технологические и технико-экономические особенности энергокомплексов на основе ВИЭ для сложных природно-климатических условий // Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы: Материалы V Междунар. конф. Махачкала, 2017. Т. 1. С. 42—46.
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry // Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017. Pp. 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Шевердиев Р.П., Тягунов М.Г. Гибридный энергокомплекс гарантированного энергоснабжения с водородным аккумулированием энергии // Энергетика. Технологии будущего: Сборник докл. II Науч.-техн. конф. студентов М.: Изд-во МЭИ, 2019. С. 18—19.
5. 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. 2008. № 13—15. С. 55—67.
6. Ганс В.С. Балансировка волатильности — пределы немецкой зеленой революции [Электрон. ресурс] www.aftershock.news/?q=node/620466 (дата обращения 01.04.2020).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems // Solar Energy. 2001. V. 70(4). Pp. 349—359.
9. Попель О.С., Тарасенко А.Б., Филиппов С.П. Энергоустановки на основе топливных элементов: современное состояние и перспективы // Теплоэнергетика. 2018. № 12. C. 5—23.
10. Бредихин С.И. и др. Стационарные энергетические установки с топливными элементами: материалы, технологии, рынки. М: Из-во НТФ «Энергопрогресс», 2017.
11. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Изд-во МЭИ, 2005.
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000. Pp. 27—30.
13. Батенин В.Г. Баранов Н.Н. Создание новых видов автономных энергоустановок на основе методов прямого преобразования энергии // Известия РАН. «Серия Энергетика».1997. № 2. С. 3—28.
14. Бердников Р.Н. и др. Гибридный накопитель электроэнергии для ЕНЭС на базе аккумуляторов и суперконденсаторов // Энергия единой сети. 2013. № 2(7). С. 40—51.
15. Козюков Д.А. Гибридные накопители электроэнергии в ветросолнечных установках // Инновационная наука. 2015. Т. 1. № 7. С. 33—35.
16. Марьенков С.А. Гибридный накопитель электрической энергии для сетей с распределенной генерацией на основе возобновляемых источников электрической энергии // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 02(56). Ч. 3. С. 120—123.
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review // Prog. Nat. Sci. 2009. V. 19. Pp. 291—312.
18. Деньщиков К.К., Жук А.З. Гибридный накопитель электроэнергии на базе аккумуляторов и суперконденсаторов [Электрон. ресурс] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumulyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (дата обращения 05.10.2019).
---
Для цитирования: 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. DOI: 10.24160/1993¬6982-2020-4-62-70.
#
1. Elistratov V.V. Tekhnologicheskie i Tekhniko-ekonomicheskie Osobennosti Energokompleksov na Osnove VIE Dlya Slozhnykh Prirodno-klimaticheskikh Usloviy. Vozobnovlyaemaya Energetika: Problemy i Perspektivy: Materialy V Mezhdunar. Konf. Makhachkala, 2017;1:42—46. (in Russian).
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry. Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017: 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Sheverdiev R.P., Tyagunov M.G. Gibridnyy Energokompleks Garantirovannogo Energosnabzheniya s Vodorodnym Akkumulirovaniem Energii. Energetika. Tekhnologii Budushchego: Sbornik Dokl. II Nauch.-tekhn. Konf. Studentov M.: Izd-vo MEI, 2019:18—19. (in Russian).
5. 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. 2008;13—15:55—67. (in Russian).
6. Gans V.S. Balansirovka Volatil'nosti — Predely Nemetskoy Zelenoy Revolyutsii [Elektron. Resurs] www.aftershock.news/?q=node/620466 (Data Obrashcheniya 01.04.2020). (in Russian).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems. Solar Energy. 2001;70(4):349—359.
9. Popel' O.S., Tarasenko A.B., Filippov S.P. Energoustanovki na Osnove Toplivnykh Elementov: Sovremennoe Sostoyanie i Perspektivy. Teploenergetika. 2018;12:5—23. (in Russian).
10. Bredikhin S.I. i dr. Statsionarnye Energeticheskie Ustanovki s Toplivnymi Elementami: Materialy, Tekhnologii, Rynki. M: Iz-vo NTF «Energoprogress», 2017. (in Russian).
11. Korovin N.V. Toplivnye Elementy i Elektrokhimicheskie Energoustanovki. M.: Izd-vo MEI, 2005. (in Russian).
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000:27—30.
13. Batenin V.G. Baranov N.N. Sozdanie Novykh Vidov Avtonomnykh Energoustanovok na Osnove Metodov Pryamogo Preobrazovaniya Energii. Izvestiya RAN. «Seriya Energetika».1997;2:3—28. (in Russian).
14. Berdnikov R.N. i dr. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii dlya ENES na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov. Energiya Edinoy Seti. 2013;2(7):40—51. (in Russian).
15. Kozyukov D.A. Gibridnye Nakopiteli Elektroenergii v Vetrosolnechnykh Ustanovkakh. Innovatsionnaya nauka. 2015;1;7:33—35. (in Russian).
16. Mar'enkov S.A. Gibridnyy Nakopitel' Elek-tricheskoy Energii dlya Setey s Raspredelennoy Generatsiey na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Elektricheskoy Energii. Mezhdunarodnyy Nauchno-issledovatel'skiy Zhurnal. 2017;02(56);3:120—123. (in Russian).
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review. Prog. Nat. Sci. 2009;19:291—312.
18. Den'shchikov K.K., Zhuk A.Z. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov [Elektron. resurs] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumu-lyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (Data Obrashcheniya 05.10.2019).
---
For citation: Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Determining the Type of Energy Storage Devices for RES-Based Hybrid Energy Complexes to Suit the Energy Complex Operation Modes. Bulletin of MPEI. 2020;4:62—70. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982¬2020-4-62-70.
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry // Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017. Pp. 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Шевердиев Р.П., Тягунов М.Г. Гибридный энергокомплекс гарантированного энергоснабжения с водородным аккумулированием энергии // Энергетика. Технологии будущего: Сборник докл. II Науч.-техн. конф. студентов М.: Изд-во МЭИ, 2019. С. 18—19.
5. 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. 2008. № 13—15. С. 55—67.
6. Ганс В.С. Балансировка волатильности — пределы немецкой зеленой революции [Электрон. ресурс] www.aftershock.news/?q=node/620466 (дата обращения 01.04.2020).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems // Solar Energy. 2001. V. 70(4). Pp. 349—359.
9. Попель О.С., Тарасенко А.Б., Филиппов С.П. Энергоустановки на основе топливных элементов: современное состояние и перспективы // Теплоэнергетика. 2018. № 12. C. 5—23.
10. Бредихин С.И. и др. Стационарные энергетические установки с топливными элементами: материалы, технологии, рынки. М: Из-во НТФ «Энергопрогресс», 2017.
11. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Изд-во МЭИ, 2005.
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000. Pp. 27—30.
13. Батенин В.Г. Баранов Н.Н. Создание новых видов автономных энергоустановок на основе методов прямого преобразования энергии // Известия РАН. «Серия Энергетика».1997. № 2. С. 3—28.
14. Бердников Р.Н. и др. Гибридный накопитель электроэнергии для ЕНЭС на базе аккумуляторов и суперконденсаторов // Энергия единой сети. 2013. № 2(7). С. 40—51.
15. Козюков Д.А. Гибридные накопители электроэнергии в ветросолнечных установках // Инновационная наука. 2015. Т. 1. № 7. С. 33—35.
16. Марьенков С.А. Гибридный накопитель электрической энергии для сетей с распределенной генерацией на основе возобновляемых источников электрической энергии // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 02(56). Ч. 3. С. 120—123.
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review // Prog. Nat. Sci. 2009. V. 19. Pp. 291—312.
18. Деньщиков К.К., Жук А.З. Гибридный накопитель электроэнергии на базе аккумуляторов и суперконденсаторов [Электрон. ресурс] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumulyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (дата обращения 05.10.2019).
---
Для цитирования: 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. DOI: 10.24160/1993¬6982-2020-4-62-70.
#
1. Elistratov V.V. Tekhnologicheskie i Tekhniko-ekonomicheskie Osobennosti Energokompleksov na Osnove VIE Dlya Slozhnykh Prirodno-klimaticheskikh Usloviy. Vozobnovlyaemaya Energetika: Problemy i Perspektivy: Materialy V Mezhdunar. Konf. Makhachkala, 2017;1:42—46. (in Russian).
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry. Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017: 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Sheverdiev R.P., Tyagunov M.G. Gibridnyy Energokompleks Garantirovannogo Energosnabzheniya s Vodorodnym Akkumulirovaniem Energii. Energetika. Tekhnologii Budushchego: Sbornik Dokl. II Nauch.-tekhn. Konf. Studentov M.: Izd-vo MEI, 2019:18—19. (in Russian).
5. 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. 2008;13—15:55—67. (in Russian).
6. Gans V.S. Balansirovka Volatil'nosti — Predely Nemetskoy Zelenoy Revolyutsii [Elektron. Resurs] www.aftershock.news/?q=node/620466 (Data Obrashcheniya 01.04.2020). (in Russian).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems. Solar Energy. 2001;70(4):349—359.
9. Popel' O.S., Tarasenko A.B., Filippov S.P. Energoustanovki na Osnove Toplivnykh Elementov: Sovremennoe Sostoyanie i Perspektivy. Teploenergetika. 2018;12:5—23. (in Russian).
10. Bredikhin S.I. i dr. Statsionarnye Energeticheskie Ustanovki s Toplivnymi Elementami: Materialy, Tekhnologii, Rynki. M: Iz-vo NTF «Energoprogress», 2017. (in Russian).
11. Korovin N.V. Toplivnye Elementy i Elektrokhimicheskie Energoustanovki. M.: Izd-vo MEI, 2005. (in Russian).
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000:27—30.
13. Batenin V.G. Baranov N.N. Sozdanie Novykh Vidov Avtonomnykh Energoustanovok na Osnove Metodov Pryamogo Preobrazovaniya Energii. Izvestiya RAN. «Seriya Energetika».1997;2:3—28. (in Russian).
14. Berdnikov R.N. i dr. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii dlya ENES na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov. Energiya Edinoy Seti. 2013;2(7):40—51. (in Russian).
15. Kozyukov D.A. Gibridnye Nakopiteli Elektroenergii v Vetrosolnechnykh Ustanovkakh. Innovatsionnaya nauka. 2015;1;7:33—35. (in Russian).
16. Mar'enkov S.A. Gibridnyy Nakopitel' Elek-tricheskoy Energii dlya Setey s Raspredelennoy Generatsiey na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Elektricheskoy Energii. Mezhdunarodnyy Nauchno-issledovatel'skiy Zhurnal. 2017;02(56);3:120—123. (in Russian).
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review. Prog. Nat. Sci. 2009;19:291—312.
18. Den'shchikov K.K., Zhuk A.Z. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov [Elektron. resurs] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumu-lyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (Data Obrashcheniya 05.10.2019).
---
For citation: Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Determining the Type of Energy Storage Devices for RES-Based Hybrid Energy Complexes to Suit the Energy Complex Operation Modes. Bulletin of MPEI. 2020;4:62—70. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982¬2020-4-62-70.
Downloads
Published
2020-01-14
Issue
Section
Renewable Energy Installations (05.14.08)
