Оптимізація режимів роботи установок зберігання енергії на основі аналізу цін на ринку електроенергії України

Abstract

Стрімкий розвиток відновлюваних джерел енергії та масовані ракетні та удари рф дронами на енергетичну структуру України створюють значні виклики для стійкості об’єднаної енергетичної системи України, вимагаючи впровадження ефективних інструментів балансування, зокрема установок зберігання енергії. Метою статті є розробка та наукове обґрунтування комплексного оптимізаційного підходу до управління режимами роботи установок зберігання енергії, який передбачає інтеграцію методів статистичного аналізу та прогнозування часових рядів цін для визначення економічно оптимальних графіків заряду та розряду установок. Для аналізу використовувалися погодинні цінові ряди на ринку «на добу наперед» за період з 1 січня до 13 листопада 2025 року із застосовуванням методу дескриптивної статистики, візуалізація даних за допомогою коробчастих діаграм (Box Plots) для оцінки розподілу, мінливості та виявлення аномалій у цінових рядах з акцентом на порівнянні періодів до та після підвищення граничних цін (прайскепів). Аналіз показав, що підвищення прайскепів суттєво змінило ціновий розподіл, забезпечивши ринку простір для відображення реального дефіциту. Медіанний рівень цін у вечірній пік (19:00–22:00) зріс на 20–30 % (до 10000–12000 грн/МВт·год), а волатильність зросла до екстремально високого рівня, причому ціни часто досягали нової регуляторної стелі 15000 грн/МВт·год. Цінові профілі також значно залежать від дня тижня: у вихідні дні спостерігається глибший денний провал, що забезпечує найдешевший заряд, тоді як у робочі дні фіксуються вищі пікові ціни, що забезпечує максимальний дохід від розряду. Зроблено висновок, що управління установками зберігання енергії має бути адаптивним, використовуючи прогнозований день тижня як ключовий вхідний параметр для оптимізаційної задачі.

The rapid development of renewable energy sources and massive missile and drone strikes by the russian federation on Ukraine's energy infrastructure create significant challenges for the stability of the Integrated Power System of Ukraine, requiring the implementation of effective balancing tools, particularly energy storage systems. The aim of the study is to develop and scientifically substantiate a comprehensive optimization approach for managing the operating modes of energy storage systems, which involves integrating statistical analysis and price time series forecasting methods to determine the economically optimal schedules for energy storage systems charging and discharging. Hourly price series from the Day-Ahead Market for the period from January 1 to November 13, 2025, were used for the analysis. The method of descriptive statistics and visualization using “Box Plots” were applied to assess the distribution, volatility, and anomaly detection in the price series, with an emphasis on comparing periods before and after the increase in price limits (price caps). The analysis showed that raising price caps significantly changed the price distribution, providing the market with space to reflect the real deficit. The median price level during the evening peak (19:00–22:00) increased by 20–30 % (up to 10000-12000 UAH/MWh), and volatility rose to an extremely high level, with prices frequently reaching the new regulatory ceiling of 15000 UAH/MWh. Price profiles also significantly depend on the day of the week: a deeper daylight price dip is observed on weekends, ensuring the cheapest charge, while higher peak prices are recorded on weekdays, ensuring maximum revenue from discharge. It is concluded that energy storage systems management must be adaptive, using the predicted day of the week as a key input parameter for the optimization problem.