Моделювання смарт-мережі споживачів-просьюмерів з фотоелектричними системами

Abstract

Запропоновано модель вузла смарт-мережі для споживача-просьюмера в межах котеджного селища. Модель включає в себе типові добові графіки навантаження будинку та генерації дахової фотоелектричної системи, модель акумуляторної системи зберігання енергії та контролера вузла смарт-мережі. Розроблено алгоритми керування роботою вузла смарт-мережі, який передбачає різні режими роботи для літа та зими. В залежності від години доби, стану заряду акумулятора, генерації фотоелектричної системи та навантаження будинку контролер керує балансуючим споживанням або віддачою енергії до мережі, заряджанням або розряджанням акумулятора, купівлею або продажом енергії просьюмером до енергосистеми. Метою керування влітку є повне використання енергії, виробленої власною фотоелектричною системою, для власного споживання та продажу надлишків в енергосистему в години пікового навантаження. Метою керування взимку є зниження витрат споживача за рахунок перенесення навантаження на нічні години та збільшення доходів від перепродажу накопиченої енергії до енергосистеми в пікові години. За результатами моделювання на прикладі котеджного селища в харківській області визначено мінімальну ємність акумуляторної системи, якої достатньо для забезпечення автономності споживача-просьюмера влітку та отримання доходу від перепродажу енергії взимку. Показано, що запропоновані алгоритми керування роботою вузла смарт-мережі дозволяють споживачу-просьюмеру ефективно використовувати власну фотоелектричну систему та надавати системні послуги об’єднаній енергосистемі.

The smart-grid node model for prosumer within a cottage community has been proposed. The model includes a typical cottage load daily profiles and a roof photovoltaic system generation daily profiles, an energy storage system model and a smart grid node controller. The control algorithms for the smart grid node operation, providing different operation modes for summer and winter are developed. Depending on the time of day, the battery state of charge, the photovoltaic system generation and the cottage load, the controller controls the balancing power consumption or output to the grid, the battery charge or discharge, the energy buy or sale by prosumer. The control goal in summer is to fully use the energy produced by own photovoltaic system for own needs and to sale of surplus energy to the grid during peak hours. The control goal in winter is to reduce consumer costs by shifting the load overnight and increasing revenues from the resale of stored energy to the grid during peak hours. The minimum battery capacity of the energy storage system, sufficient to ensure the consumer autonomy in the summer and generate income from the energy resale in the winter, was estimated based on the simulation results for the case of a cottage community in the Kharkiv region. It is shown that the proposed algorithms for control of a smart grid node allow the prosumer to effectively use their own photovoltaic system and provide system services to the energy system.