Молодые ученые ИСЭМ СО РАН разработали эффективный метод оптимизации установленной мощности автономных фотоэлектрических систем с использованием энергосервисных конрактов
23 мая 2021
Работа выполнена в составе авторского коллектива, в составе которого молодые ученые Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН - Дмитрий Карамов, Антон Колосницын, Илья Минарченко, а также молодой сотрудник Института физико-технических проблем севера СО РАН - Никита Павлов. Результаты работы опубликованы в мае 2021 года в одном из мировых ведущих журналов в области энергетики Energy Conversion and Management, который имеет 1 (высший) квартиль в базах Web of Science и Scopus.
Специалистам в сфере энергетики известно, что во всем мире были разработаны различные механизмы для поддержки возобновляемых источников энергии. Эти механизмы способствуют большей интеграции возобновляемых источников энергии в системы электроснабжения. Многие механизмы поддержки могут работать только в централизованных энергосистемах с хорошо структурированными рыночными отношениями. Что касается автономных энергосистем, то большие надежды возлагаются на энергосервисные контракты, которые предлагают ряд преимуществ, таких как мгновенные инвестиции, отсутствие рисков для местных властей, экономия топлива и эффективные технические решения.
Молодые сотрудники разработали уникальную методику оптимизации установленной мощности автономных фотоэлектрических систем в рамках контракта на энергосервисы. Предлагаемая методика основана на хронологическом методе расчета систем электроснабжения с использованием многолетних наборов метеорологических данных. В исследовании используются классические математические модели компонентов систем электроснабжения: солнечных батарей, солнечных инверторов и сумматоров постоянного тока с учетом эксплуатационных ограничений. Алгоритм внутренней оптимизации описан для установленной мощности и стандартного размера солнечных инверторов и сумматоров постоянного тока. Предлагается иерархическая двухэтапная модель взаимодействия энергосервисной компании с региональными властями.
Обосновывающие расчеты выполнены на примере оптимизации установленной мощности фотоэлектрической системы «Теплый ключ» на Дальнем Востоке РФ с учетом девяти типов солнечных панелей: монокристаллических, поликристаллических и панелей с гетеропереходом. Заявленная стоимость установленной мощности составляет 1600 кВт по девятилетнему контракту. Годовая экономия топлива при этом составит 300 тонн, а прибыль энергосервисной компании достигнет 428 тысяч долларов США по истечении срока действия контракта. Предложенная методология универсальна и может применяться во всем мире.
------
Журнал Energy Conversion and Management предоставляет форум для публикации оригинальных статей и всеобъемлющих технических обзорных статей междисциплинарных и оригинальных исследований по всем важным вопросам энергетики. Рассматриваемые темы включают производство энергии, использование, преобразование, хранение, передачу, сохранение, управление и устойчивость. Эти темы обычно связаны с различными типами энергии, такими как механическая, тепловая, ядерная, химическая, электромагнитная, магнитная и электрическая. Эти типы энергии охватывают все известные энергетические ресурсы, включая возобновляемые ресурсы (например, солнечную, био-, гидро-, ветровую, геотермальную и океанскую энергию), ископаемое топливо и ядерные ресурсы. Приветствуются статьи, которые исследуют или рассматривают перспективы энергетических технологий, устройств, систем, материалов, процессов, эксплуатации, производительности, обслуживания и контроля. Приоритет может быть отдан междисциплинарным энергетическим субъектам, которые имеют дело с передовыми технологиями и которые рассматривают более чем одну из этих методологий: моделирование, эксперимент, анализ и оптимизацию с соответствующей проверкой результатов.