Оптимізація графіка диспетчеризації потужності зарядної станції на основі мікромережі з фотоелектричним модулем

Анотація

У світі взято курс на тотальну електрифікацію автомобілів. У недалекому майбутньому більшість авто будуть працювати на електрозаряді. Однією з головних причин невдоволеності користувачів електромобілями є нестача громадських зарядних станцій постійного струму. Оскільки зарядка електромобілів може спричинити додаткове зростання пікового навантаження на мережу, оптимальним рішенням є зарядні станції постійного струму з фотоелектричною генерацією з архітектурою мікромережі. Якщо зарядна станція має підключення до громадської мережі, тоді за умови оптимального використання сонячної енергії та системи зберігання можна збільшення прибуток агрегатора станції, завдяки продажу надлишкової енергії в мережу. В цій роботі проаналізовано звички клієнтів до заряджання на станціях постійного струму. Було виявлено, що пік попиту на зарядку спостерігається близько 9 та 14-17 годинами, в той самий час, коли припадає пікове навантаження на мережу. Таким чином, пік попиту на зарядку збігається з піковим навантаженням мережі та збільшує чистий пік системи. Однак цю надлишкову потребу в системі у формі зарядного навантаження можна задовольнити за допомогою встановленої сонячної фотоелектричної установки, оскільки вихідної потужності сонячної фотоелектричної енергії достатньо для задоволення потреб у зарядці в години пік сонячного випромінювання. Таким чином для розглянутої зарядної станції постійного струму було сформульовано оптимізаційну задачу dynamic economic dispatch, оскільки графіки генерації та навантаження змінюються в часі. Метою оптимізації є мінімізація вартості первинної енергії. Дану задачу, формалізовану як задачу змішаного цілочисельного лінійного програмування було розв’язано за допомогою розв’язувача interior-point solver бібліотеки GEKKO, на мові Python. Було опрацьовано чотири сценарії роботи станції, влітку та взимку, з фіксованим та динамічним тарифом на електроенергію. За результатами дослідження виявлено, що в умовах фіксованого тарифу влітку вартість первинної енергії можна зменшити в 2.5 рази, фактично збільшити прибуток, завдяки продажу електроенергії у громадську мережу. Взимку використання оптимізаційного алгоритму роботи станції забезпечить незначну економію коштів, що обумовлено низькою фотоелектричною генерацією. В умовах динамічного тарифу, який відповідає цінам на ринку на добу наперед, застосувавши оптимізаційний алгоритм було знайдено, що для даного експериментального варіанту роботи станції максимальний прибуток влітку складе 207,60 грн, взимку вартість первинної енергії складе 177,47 грн. Отримані результати свідчать про те, що робота зарядної станції за умови динамічних тарифів на ринку на добу наперед в Україні є перспективним напрямом розвитку зарядної інфраструктури в країні і доводить можливості ефективного використання відновлюваних енергоресурсів. Таким чином в цій роботі було проаналізовано світовий досвід розбудови зарядних станцій на основі мікромереж, інтеграція в них ВДЕ та підходи до побудови графіків диспетчеризації електроенергії. Також було досліджено фінансову спроможність роботи станції в умовах функціонування ринку електричної енергії в Україні.