Гибридная система переменного/постоянного тока с возобновляемыми источниками энергии для автономного электроснабжения удалённых потребителей

Аннотация

В статье рассматривается микроэнергосистема переменного/постоянного тока (AC/DC) для электроснабжения удалённых/изолированных децентрализованных потребителей, состоящая из фотоэлектрических солнечных батарей, ветроэнергетических установок (ВЭУ), подключённых соответственно к подсистемам постоянного и переменного тока с интегрированными традиционными источниками электроэнергии — аккумуляторной батареей, выполняющей функции накопителя энергии, и дизель-генераторной установки (ДГУ) аварийного электроснабжения. Для выбора оптимальных параметров элементов солнечной батареи, подключённой к подсистеме постоянного тока, и ВЭУ, подключённой к подсистеме переменного тока, а также числа аккумуляторов и ДГУ, интегрированных в систему постоянного/переменного тока, и получения оптимальных решений на основе наивыгоднейшего покрытия суммарного потребления нагрузкой района был применён метод групповой эвристической оптимизации на основе машинного обучения (Teaching Learning Based Optimization — TLBO). Решение задачи оптимизации усложнял стохастический и прерывистый характер солнечной и ветровой генерации. С целью повышения эффективности и корректности решения задачи оптимизации с учётом изменчивости метеорологических условий, приводящих к случайному и неопределённому характеру генерации указанных возобновляемых источников энергии, а также в силу стохастического характера потребления электроэнергии, были проведены исследования по кластеризации этих процессов и определения типичных сценариев для массива данных часовых замеров генерации солнечной фотоэлектрической батареи и ВЭУ, а также нагрузки в течение года. При определении числа кластеров для солнечной батареи и ВЭУ и нагрузки для типовых географических регионов был использован алгоритм кластеризации по методу к-средних (k-means clustering). Приведены результаты анализа оптимальных составов исследованной гибридной энергосистемы переменного/постоянного тока с солнечными батареями и ВЭУ установками, накопителем энергии — сетью аккумуляторных батареей и дизель-генераторных установок для электроснабжения изолированных потребителей удалённых районов.