Preview

Стратегические решения и риск-менеджмент

Расширенный поиск

ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ КАК ИНСТРУМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕГИОНАХ

https://doi.org/10.17747/2618-947X-2024-2-100-117

Аннотация

Интеграция электрических сетей с технологиями малой распределенной генерации, основанной на потреблении природного газа, является одним из ключевых инновационных направлений повышения надежности и энергоэффективности энергосистем. Синхронная работа крупных потребителей энергии и систем распределенной генерации образует новый элемент электроэнергетической системы. Этот элемент представляет собой промышленную микросеть, которая по сравнению с обычными промышленными потребителями электроэнергии обладает уникальной способностью управлять режимами работы электроэнергетической системы. Целью настоящего исследования является разработка теории и методологии использования микросетей в промышленных зонах в рыночных условиях приобретения электроэнергии и природного газа. Анализ тенденций в области использования малой распределенной генерации показывает, что использование распределенной энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии, экономически целесообразно не во всех странах. Например, в России наиболее актуально использование распределенных источников энергии, работающих на природном газе. Изучение принципов ценообразования при закупке электроэнергии на оптовом и розничном рынках электроэнергии, а также при закупке природного газа у региональных поставщиков и на товарных биржах показывает, что управление волатильностью графиков спроса на энергию может существенно повлиять на цены на электроэнергию и природный газ, используемые промышленными предприятиями и крупными потребителями энергоресурсов. Промышленные предприятия и системы малой распределенной генерации, действующие в составе единого энергетического комплекса, осуществляют одновременное потребление электроэнергии из Единой энергетической системы, выработку электроэнергии системой распределенной генерации во внутреннюю сеть предприятия и внешнюю сеть энергосистемы, а также одновременное потребление природного газа системой газопотребления промышленным предприятием и системой распределенной генерации. Синхронизация работы промышленного предприятия и системы малой распределенной генерации в рамках единой системы управления активным энергетическим комплексом позволяет снизить комплексные затраты на закупку энергоресурсов предприятия, повысить эффективность и надежность энергоснабжения оборудования. В статье представлена система факторов, влияющих на спрос на потребление электроэнергии и природного газа активных энергетических комплексов, и разработана модель комплексного управления активными энергетическими комплексами в условиях их интеграции с технологией управления спросом на потребление электроэнергии и природного газа промышленным предприятием. Разработанный алгоритм управления активным энергетическим комплексом позволяет учесть взаимное влияние изменения спроса на электроэнергию и природный газ в составе активного энергетического комплекса, ценовые факторы рынка электроэнергии и природного газа, внутренние требования ограничения регулирования нагрузки промышленных предприятий, внешние системные ограничения Единой энергетической системы и Единой системы газоснабжения, возможность удовлетворения спроса на потребление электроэнергии внешних потребителй активного энергетического комплекса. Результаты исследования могут быть использованы в процессе разработки, внедрения и управления активных энергетических комплексов на промышленных предприятиях России и стран мира.

Об авторах

А. П. Дзюба
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (Екатеринбург, Россия)
Россия

Доктор экономических наук, профессор кафедры «Системы управления энергетикой и промышленными предприятиями», Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (Екатеринбург, Россия). ORCID: 0000-0001-6319-1316; Researcher ID: AAF-5350-2019; SPIN: 1528-8220; Scopus Author ID: 631417.

Область научных интересов: управление энергетическими затратами в промышленности и энергетике.



А. В. Семиколенов
Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, Россия)
Россия

Соискатель кафедры «Экономика и финансы» Высшей школы экономики и управления, НИУ Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, Россия).

Область научных интересов: управление активными энергетическими комплексами и системами микрогенерации в промышленности.



Список литературы

1. Abdulkareem S.A., Haghifam M.R., Ghanizadeh Bolandi T. (2021). A novel approach for distributed generation expansion planning considering its added value compared with centralized generation expansion. Sustainable Energy, Grids and Networks, 25: 100417. DOI: 10.1016/j.segan.2020.100417.

2. Abramovich B.N., Sychev Yu.A. (2016). Methods and means of ensuring the energy safety of industrial enterprises with a continuous technological cycle. Industrial Energy, 9: 18-22. (In Russ.)

3. Anuradha K.B.J., Jayatunga U., Ranjit Perera H.Y. (2021). Loss-voltage sensitivity analysis based battery energy storage systems allocation and distributed generation capacity upgrade. Journal of Energy Storage, 36: 102357. DOI: 10.1016/j.est.2021.102357.

4. Baev I., Dzyuba A., Solovyeva I., Kuzmina N. (2018). Improving the efficiency of using small-distributed generation systems through mechanisms of demand management for electricity and gas. International Journal of Energy Production and Management, 3(4): 277-291. DOI: 10.2495/EQ-V3-N4-277-291.

5. Baghbanzadeh D., Salehi J., Samadi Gazijahani F., Shafie-khah M., Catalão J.P.S. (2021). Resilience improvement of multi-microgrid distribution networks using distributed generation. Sustainable Energy, Grids and Networks, 27: 100503. DOI: 10.1016/j.segan.2021.100503.

6. Belmahdi B., El Bouardi A. (2020). Simulation and optimization of microgrid distributed generation: A case study of University Abdelmalek Essaâdi in Morocco. Procedia Manufacturing, 46: 746-753. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.03.105.

7. Beltrán J.C., Aristizábal A.J., López A., Castaneda M., Zapata S., Ivanova Y. (2020). Comparative analysis of deterministic and probabilistic methods for the integration of distributed generation in power systems. Energy Reports, 6(sup. 3): 88-104. DOI: 10.1016/j.egyr.2019.10.025.

8. Chulyukova M.V. (2019). Features of modelling of processes of selection isolated work of power supply systems with distributed generation in emergency conditions. In: Energy: management, quality and efficiency of the use of energy resources. Proceedings of the IX International Scientific and Technical Conference, 212-216. (In Russ.)

9. Craig M.T., Jaramillo P., Hodge B.-M., Williams N.J., Severnini E. (2018). A retrospective analysis of the market price response to distributed photovoltaic generation in California. Energy Policy, 121: 394-403. DOI: 10.1016/j.enpol.2018.05.061.

10. Dormidonov P.V. (2019). Distributed energy using cogeneration technology. In: Youth Scientific Forum. Collected papers of XXXIV Student International Scientific and Practical Conference, 24-26. (In Russ.)

11. Dzyuba A.P. (2020). Theory and methodology of energy demand management in industry: Monograph. Chelyabinsk, SUSU Publishing. (In Russ.)

12. Dzyuba A.P., Semikolenov A.V. (2021a). Management of energy costs of industrial enterprises connected to electric grid of electric power producers. Bulletin of Kemerovo State University. Series: Political, Sociological, and Economic Sciences, 2(20). DOI: 10.21603/2500-3372-2021-6-2-198-207. (In Russ.)

13. Dzyuba A.P., Semikolenov A.V. (2021b). The relevance of the use of active energy complexes in the Russian industry. Problems of Economics and Management of Oil and Gas Complex, 9(201): 31-40. DOI: 10.33285/1999-6942-2021-9(201)-31-40. (In Russ.)

14. Dzyuba A., Solovyeva I. (2020a). Demand-side management in territorial entities based on their volatility trends. International Journal of Energy Economics and Policy, 10(1): 302-315. DOI: 10.32479/ijeep.8682.

15. Dzyuba A., Solovyeva I. (2020b). Price-based demand-side management model for industrial and large electricity consumers. International Journal of Energy Economics and Policy, 10(4): 135-149. DOI: 10.32479/ijeep.8982.

16. Dzyuba A.P., Solovyeva I.A. (2021a). Energy demand management in the global economic space. Chelyabinsk, SUSU Publishing. (In Russ.)

17. Dzyuba A.P., Solovyeva I.A. (2021b). Prospects for energy demand management in Russian regions. Economy of Region, 2(17): 502-519. DOI: 10.17059/ekon.reg.2021-2-11. (In Russ.)

18. Dzyuba A.P., Solovyeva I.A., Semikolenov A.V. (2022). Prospects of introducing microgrids in Russian industry. Journal of New Economy, 23(2): 80-101. DOI: 10.29141/2658-5081-2022-23-2-5.

19. Eljrushi G.S., Alrtami R.S., Ben-Gheshir O.M., Elhaddad O.I. (2019). Distributed power generation for scattered population. Alternative Energy and Ecology, 19-21(303-305): 12-16. (In Russ.)

20. Garlet B.T., Duarte Ribeiro J.L., Souza Savian F., Siluk J.C.M. (2019). Paths and barriers to the dffusion of distributed generation of photovoltaic energy in Southern Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 111: 157-169. DOI: 10.1016/j.rser.2019.05.013.

21. Howlader H.O.R., Matayoshi H., Senjyu T. (2015). Distributed generation incorporated with the thermal generation for optimum operation of a smart grid considering forecast error. Energy Conversion and Management, 96: 303-314. DOI: 10.1016/j.enconman.2015.02.087.

22. Howlader H.O.R., Matayoshi H., Senjyu T. (2016). Distributed generation integrated with thermal unit commitment considering demand response for energy storage optimization of smart grid. Renewable Energy, 99: 107-117. DOI: 10.1016/j.renene.2016.06.050.

23. Ilyushin P.V., Berezovsky P.K., Filippov S.P. (2019). Formation of technical requirements for generating settings of distributed generation to participate in voltage regulation. In: Voropai N.I. (ed). Methodological issues of studying the reliability of large energy systems. Irkutsk, L.A. Melentyev Energy Systems Institute of the Siberian Branch of RAS, 64-73. (In Russ.)

24. Kakran S., Chanana S. (2018). Smart operations of smart grids integrated with distributed generation: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, part 1: 524-535. DOI: 10.1016/j.rser.2017.07.045.

25. Khudyakov K.I., Chirov D.A., Smirnov A.Yu., Yakovlev S.O. (2020). Problems of integration of distributed generation and centralised power supply system. In: Priority directions of the innovation activity in the industry. Collection of scientific articles upon the results of the Third International Scientific Conference, 162-164. (In Russ.)

26. Kuchin P.G., Ragutkin A.V., Shigaev I.A. (2010). Distributed generation as a way of effective power supply to consumers. In: Energy and resource conservation - XXI century. A collection of materials of the VIII International Scientific and Practical Internet Conference, 68-69. (In Russ.)

27. Kumar M., Kumar A., Sandhu K.S. (2018). Impact of distributed generation on nodal prices in hybrid electricity market. International Conference on Processing of Materials, Minerals and Energy, 5(1), part 1: 830-840. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.11.154.

28. Lachkov G.G., Fedyaev A.V. (2015). Improving the energy supply of the region by using distributed cogeneration. Bulletin of the Irkutsk State Technical University, 11(106): 165-171. (In Russ.)

29. Li Z., Chen G. (2022). Fixed-time consensus based distributed economic generation control in a smart grid. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 134: 107437. DOI: 10.1016/j.ijepes.2021.107437.

30. Lin Q., Liu Li-J., Yuan M., Ge L.-J., Wang Y.-H., Zhang M. (2021). Choice of the distributed photovoltaic power generation operating mode for a manufacturing enterprise: Surrounding users vs a power grid. Journal of Cleaner Production, 293: 126199. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.126199.

31. Liu S., Bie Z., Liu F., Li Z., Li G., Wang X. (2019). Policy implication on distributed generation PV trading in China. Energy Procedia, 159: 436-441. DOI: 10.1016/j.egypro.2018.12.043.

32. Lukyanov M.R. (2020). The operating modes of intellectual energy systems, with a high share of distributed generation. In: Innovative scientific research: Theory, methodology, practice. Collection of articles of the XXI International Scientific and Practical Conference, 34-36. (In Russ.)

33. Makarova A.S., Pankeshina T.G., Khorshev A.A. (2018). Approaches to assessing the competitiveness of distributed cogeneration sources in comparison with large thermal power plants. In: Management of large-scale system development. Proceedings of 2018 11th International Conference ‘Under the general editorship’, 468-469. (In Russ.)

34. Martínez S.D.F., Campos A., Villar J., Rivier M. (2021). Joint energy and capacity equilibrium model for centralized and behind-the-meter distributed generation. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 131: 107055. DOI: 10.1016/j.ijepes.2021.107055.

35. Matos S.P.S., Vargas M.C., Fracalossi L.G.V., Encarnação L.F., Batista O.E. (2021). Protection philosophy for distribution grids with high penetration of distributed generation. Electric Power Systems Research, 196: 107203. DOI: 10.1016/j.epsr.2021.10720.

36. Menke J.-H., Bornhorst N., Braun M. (2019). Distribution system monitoring for smart power grids with distributed generation using artificial neural networks. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 113: 472-480. DOI: 10.1016/j.ijepes.2019.05.057.

37. Myshkina L.S. (2019). Modeling the regional electric network and increasing reliability due to new technologies. Chief Power Engineer, 9: 17-24. (In Russ.)

38. Nakada T., Shin K., Managi S. (2016). The effect of demand response on purchase intention of distributed generation: Evidence from Japan. Energy Policy, 94: 307-316. DOI: 10.1016/j.enpol.2016.04.026.

39. Nalbandian G.G., Zholnerchik S.S. (2018). Key factors of effective application of distributed generation technologies in industry. Strategic Decisions and Risk Management, 1(104): 80-87. (In Russ.)

40. Nejad H.C., Tavakoli S., Ghadimi N., Korjani S., Nojavan S., Pashaei-Didani H. (2019). Reliability based optimal allocation of distributed generations in transmission systems under demand response program. Electric Power Systems Research, 176: 105952. DOI: 10.1016/j.epsr.2019.105952.

41. Nepomnyashchiy V.A., Ilyushin P.V. (2013). New approaches to ensure the reliability of power supply to consumers of electric energy. Safety and Reliability of Power Industry, 4(23): 14-25. (In Russ.)

42. Nurmukhametov A.F. (2020). Distributed generation. Operating modes of autonomous power supply systems. In: Problems and prospects for the development of the electric power industry and electrical engineering. Materials of the II All-Russian Scientific and Practical Conference, 355-358. (In Russ.)

43. Pivnyuk V.A. (2008). Innovative energy technologies for transforming energy and distributed cogeneration - The basis of the energy of the future. Integral, 3: 42-43. (In Russ.)

44. Pogodin A.A. (2019). Distributed generation in power supply schemes for industrial production. In: Current trends in the development of engineering and technology in Russia and abroad: Realities, opportunities, prospects. Nizhny Novgorod, State Engineering and Economic Institute (Knyaginino), 2: 230-232. (In Russ.)

45. Poudineh R., Jamasb T. (2014). Distributed generation, storage, demand response and energy efficiency as alternatives to grid capacity enhancement. Energy Policy, 67: 222-231. DOI: 10.1016/j.enpol.2013.11.073.

46. Ragutkin A.V. (2013). Distributed generation as a way of effective and reliable power supply to consumers. Electrical Equipment: Operation and Repair, 7: 17-19. (In Russ.)

47. Rahiminejad A., Vahidi B., Hejazi M.A., Shahrooyan S. (2016). Optimal scheduling of dispatchable distributed generation in smart environment with the aim of energy loss minimization. Energy, 116, part 1: 190-201. DOI: 10.1016/j.energy.2016.09.111.

48. Rytsova A.V. (2018). Influence of distributed generation on the mode of operation of the power system. Bulletin of Modern Research, 12.5(27): 247-249. (In Russ.)

49. Safonov A.I., Lipikhin E.G., Shevelev D.V. (2016). Overview of the market for low-power cogeneration plants. Actual Problems of the Humanities and Natural Sciences, 1(11): 94-99. (In Russ.)

50. Samper M., Coria G., Facchini M. (2021). Grid parity analysis of distributed PV generation considering tariff policies in Argentina. Energy Policy, 157: 112519. DOI: 10.1016/j.enpol.2021.112519.

51. Sandhya K., Chatterjee K. (2021). A review on the state of the art of proliferating abilities of distributed generation deployment for achieving resilient distribution system. Journal of Cleaner Production, 287: 125023. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.125023.

52. Sichevsky A.S., Dolgopol T.L. (2020). Renewable energy as distributed generation of remote settlements. In: Problems and prospects for the development of the electric power industry and electrical engineering. Materials of the II All-Russian Scientific and Practical Conference, 391-394. (In Russ.)

53. Tepchikov R.B., Stashko V.I. (2019). Distributed generation in electric power systems. In: Science and Youth. Materials of XVI All-Russian Scientific and Technical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists, 1109-1111. (In Russ.)

54. Valencia A., Hincapie R.A., Gallego R.A. (2021). Optimal location, selection, and operation of battery energy storage systems and renewable distributed generation in medium-low voltage distribution networks. Journal of Energy Storage, 34: 102158. DOI: 10.1016/j.est.2020.102158.

55. Wang Y., Huang Y., Wang Y., Zeng M., Li F., Wang Y., Zhang Y. (2018). Energy management of smart micro-grid with response loads and distribute generation considering demand response. Journal of Cleaner Productin, 197, part 1: 1069-1083. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.06.271.

56. Yanine F., Sanchez-Squella A., Parejos A., Barrueto A., Rother H., Kumar Sahoo S. (2019). Grid-tied distributed generation with energy storage to advance renewables in the residential sector: Tariff analysis with energy sharing innovations, part I. Procedia Computer Science, 162: 111-118. DOI: 10.1016/j.procs.2019.11.265.

57. Yu H., Hong B., Luan W., Huang B., Semero Y.K., Tesfaye Eseye A. (2018). Study on business models of distributed generation in China. Global Energy Interconnection, 1(2): 162-171. DOI: 10.14171/j.2096-5117.gei.2018.02.008.

58. Zhang L., Chen C., Wang Q., Zhou D. (2021). The impact of feed-in tariff reduction and renewable portfolio standard on the development of distributed photovoltaic generation in China. Energy, 232: 120933. DOI: 10.1016/j.energy.2021.120933.


Рецензия

Для цитирования:


Дзюба А.П., Семиколенов А.В. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ КАК ИНСТРУМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕГИОНАХ. Стратегические решения и риск-менеджмент. 2024;15(2):100-117. https://doi.org/10.17747/2618-947X-2024-2-100-117

For citation:


Dzyuba A.P., Semikolenov A.V. INDUSTRIAL MICROGRIDS AS TOOLS FOR MANAGING THE ENERGY EFFICIENCY IN INDUSTRIAL REGIONS. Strategic decisions and risk management. 2024;15(2):100-117. https://doi.org/10.17747/2618-947X-2024-2-100-117

Просмотров: 539


ISSN 2618-947X (Print)
ISSN 2618-9984 (Online)