Економічні особливості організації та експлуатації мікромережі з альтернативними джерелами енергії

Abstract

Надійність електропостачання та економічна ефективність сучасних мікромереж, що поєднують відновлювані джерела енергії з традиційними джерелами генерації, залишаються одними з ключових викликів, особливо для сільськогосподарських підприємств із чутливими технологічними процесами. Значний вплив на ефективність функціонування таких систем має нестабільність генерації відновлюваних джерел енергії, зумовлена змінністю метеорологічних умов, що призводить до дисбалансу між виробництвом і споживанням електроенергії. Це обумовлює необхідність інтеграції додаткових компонентів, таких як системи збереження енергії та дизель-генераторні устанвоки, що, у свою чергу, впливає на фінансові витрати. У даній роботі досліджено економічну доцільність гібридної мікромережі для енергозабезпечення сільськогосподарського об’єкта, яка включає сонячну електростанцію, вітроенергетичну установку, систему збереження енергії та дизель-генераторну установку. Виконано розрахунки обсягів виробітку електроенергії, капітальних і експлуатаційних витрат, а також показників економічної ефективності для кожного елемента системи. Отримані результати показали, що сонячні та вітрові електростанції забезпечують найвищу економічну ефективність за рахунок значної річної економії та коротких строків окупності. Водночас система збереження енергії підвищує гнучкість і надійність роботи мікромережі, хоча характеризується більшими капітальними витратами та тривалішим терміном окупності. Використання дизель-генераторної установки є економічно обґрунтованим як резервного джерела, що дозволяє уникнути значних фінансових втрат у разі перебоїв електропостачання, якщо останнє критично важливе для господарства.The reliability of power supply and the economic efficiency of modern microgrids that combine renewable energy sources with conventional generation remain among the key challenges, especially for agricultural enterprises with sensitive technological processes. The performance of such systems is significantly affected by the variability of renewable energy generation caused by changing meteorological conditions, which leads to an imbalance between electricity production and consumption. This necessitates the integration of additional components, such as energy storage systems and diesel generator units, which in turn impacts financial costs. This paper investigates the economic feasibility of a hybrid microgrid for supplying power to an agricultural facility, including a solar power plant, a wind energy installation, an energy storage system, and a diesel generator unit. Calculations of electricity generation, capital and operating costs, as well as economic performance indicators for each system component were carried out. The obtained results show that solar and wind power plants provide the highest economic efficiency due to significant annual savings and short payback periods. At the same time, the energy storage system increases the flexibility and reliability of the microgrid operation, although it is characterized by higher capital costs and a longer payback period. The use of a diesel generator unit is economically justified as a backup source, allowing the avoidance of significant financial losses in the event of power supply interruptions.