Research of the effect of accumulator-based energy storage deviceson the efficiency of using virtual power planttechnologies

Abstract

The effect of accumulator-based energy storage devices on the efficiency of using virtual power plant (VPP) technologies at the stage of optimization of network topology of the newly created VPP is investigated. Such an integration involves not only solidary covering of its own load due to the organization of additional transmission lines, but also the transfer of excess electricity to the system. The algorithm of structural properties estimation on the example of a virtual power plant formed by three electrotechnical complexes is considered. One of the possible optimization scenarios by means of structural analysis of systems is suggested as a tool. As a criterion that allows to evaluate the correct choice of a particular topology of the electrical network, it is proposed to use the amount of "released" power. The main attention is focused on the problem of optimal redistribution of accumulated energy, that is, essentially, the rationalization of the "charge – discharge" cycle of accumulator systems. The relations representing the mathematical model of the electrotechnical complex with the use of distributed generation sources and electrical energy storage devices in the form of accumulator systems are obtained. Herewith the completeness of solutions depends on specific characteristics of the components of the virtual power plant.

В роботі досліджено вплив накопичувачів енергії на базі акумуляторних систем на ефективність використання технологій «віртуальних електростанцій» (Virtual Power Plant – VPP) на етапі оптимізації топології мережі новоствореної VPP. Як об’єкт розглянуто об’єднання декількох незалежних, територіально рознесених окремих електротехнічних комплексів з власними споживачами в єдиний комплекс, що функціонує за технологією «віртуальної електростанції». Таке об’єднання передбачає не тільки солідарне покриття власного навантаження за рахунок організації додаткових ліній електропередачі, а й передачу надлишкової електроенергії в систему. Розглянуто основні обмеження і параметри передбачуваних приєднань, що підлягають оптимізації. Оскільки повнота і якість отриманих при об’єднанні у VPP переваг великою мірою визначаються додатковими варіантами топології новоствореної мережі, розглянуто алгоритм оцінювання структурних властивостей на прикладі віртуальної електростанції, утвореної трьома електротехнічними комплексами. Як інструмент запропоновано один із можливих сценаріїв оптимізації за допомогою структурного аналізу систем. Оскільки ідеологія формування «віртуальної електростанції» з існуючих комплексів спрямована на підвищення ефективності електропостачання за рахунок максимального використання всього потенціалу розподіленої генерації, як критерій, що дає змогу оцінити правильність вибору тієї чи іншої топології електричної мережі, запропоновано використовувати величину «вивільненої» потужності. Основну увагу сконцентровано на проблемі оптимального перерозподілу енергії, що акумулюється, тобто, по суті, на раціоналізації циклу «заряд – розряд» акумуляторних систем. Отримано співвідношення, що представляють математичну модель електротехнічного комплексу з використанням джерел розподіленої генерації та накопичувачів електроенергії у вигляді акумуляторних батарей. Рішення задачі моделювання передбачає реалізацію послідовності математичних розрахунків відповідно до розробленої методики. При цьому повнота рішень залежить від конкретних характеристик складових віртуальної електростанції.