Search

The implementation of an integrated energy supply system is an effective way to increase energy efficiency, reduce CO2 emissions and increase the use of renewable energy, as well as provide opportunities for energy production, conversion and storage in interconnected infrastructures for energy system operators and consumers. Also, increasing the level of energy efficiency of the energy supply system is one of the important strategies to slow down the growth of demand and mitigate the negative impact on health, the economy and the environment. The article considers the integrated use of energy, the introduction of energy hubs as part of future energy networks and proposes a schematic diagram of an integrated energy supply system. The article presents the results of modeling and computational experiment of ventilation and air conditioning systems in the integrated power supply system, taking into account the technical and operational characteristics of SES, regulatory and technical documents and building codes. According to the results of the study, it is established that the schedule of SES generation and the schedule of electricity consumption by ventilation and air conditioning systems are similar, which leads to a reduction in operating costs and a reduction in the load on the building's power supply system. The scientific substantiation of the integration of the energy storage system into the energy supply structure has been further developed, which will ensure the reliability of the power supply and the efficiency of the solar power plant., Впровадження інтегрованої системи енергозабезпечення є ефективним заходом підвищення енергоефективності, зменшення викидів СО2 та збільшення використання відновлюваної енергії, а також являє собою можливості для виробництва, перетворення та зберігання енергії у взаємозв’язаних інфраструктурах для операторів енергетичних систем та споживачів. Також підвищення рівня енергоефективності системи енергозабезпечення є однією з важливих стратегій уповільнення зростання попиту та пом'якшення негативного впливу на здоров'я, економіку та навколишнє середовище. В статті розглянуто інтегроване використання енергії, запровадження енергетичних хабів як складової частини майбутніх енергетичних мереж та запропоновано принципову схему інтегрованої системи енергозабезпечення у поєднанні з системами вентиляції та кондиціонування. В роботі представлено результати моделювання та проведення обчислювального експерименту функціонування систем вентиляції та кондиціонування в структурі інтегрованої системи енергозабезпечення з урахуванням технічних і експлуатаційних характеристик дахової СЕС, вимог нормативно-технічних документів та будівельних норм. За результатами дослідження встановлено, що графіки генерації СЕС і режими споживання електроенергії системами вентиляції та кондиціонування подібні, що призводить до зменшення експлуатаційних витрат та зменшення навантаження на систему електропостачання будівлі. Набуло подальшого розвитку наукове обґрунтування інтеграції системи накопичення енергії в структуру енергозабезпечення, що забезпечить надійність електропостачання та ефективність роботи сонячної електростанції.

Впровадження інтегрованої системи енергозабезпечення є ефективним заходом підвищення енергоефективності, зменшення викидів СО2 та збільшення використання відновлюваної енергії, а також являє собою можливості для виробництва, перетворення та зберігання енергії у взаємозв’язаних інфраструктурах для операторів енергетичних систем та споживачів. Також підвищення рівня енергоефективності системи енергозабезпечення є однією з важливих стратегій уповільнення зростання попиту та пом'якшення негативного впливу на здоров'я, економіку та навколишнє середовище. В статті розглянуто інтегроване використання енергії, запровадження енергетичних хабів як складової частини майбутніх енергетичних мереж та запропоновано принципову схему інтегрованої системи енергозабезпечення у поєднанні з системами вентиляції та кондиціонування. В роботі представлено результати моделювання та проведення обчислювального експерименту функціонування систем вентиляції та кондиціонування в структурі інтегрованої системи енергозабезпечення з урахуванням технічних і експлуатаційних характеристик дахової СЕС, вимог нормативно-технічних документів та будівельних норм. За результатами дослідження встановлено, що графіки генерації СЕС і режими споживання електроенергії системами вентиляції та кондиціонування подібні, що призводить до зменшення експлуатаційних витрат та зменшення навантаження на систему електропостачання будівлі. Набуло подальшого розвитку наукове обґрунтування інтеграції системи накопичення енергії в структуру енергозабезпечення, що забезпечить надійність електропостачання та ефективність роботи сонячної електростанції The implementation of an integrated energy supply system is an effective way to increase energy efficiency, reduce CO2 emissions and increase the use of renewable energy, as well as provide opportunities for energy production, conversion and storage in interconnected infrastructures for energy system operators and consumers. Also, increasing the level of energy efficiency of the energy supply system is one of the important strategies to slow down the growth of demand and mitigate the negative impact on health, the economy and the environment. The article considers the integrated use of energy, the introduction of energy hubs as part of future energy networks and proposes a schematic diagram of an integrated energy supply system. The article presents the results of modeling and computational experiment of ventilation and air conditioning systems in the integrated power supply system, taking into account the technical and operational characteristics of SES, regulatory and technical documents and building codes. According to the results of the study, it is established that the schedule of SES generation and the schedule of electricity consumption by ventilation and air conditioning systems are similar, which leads to a reduction in operating costs and a reduction in the load on the building's power supply system. The scientific substantiation of the integration of the energy storage system into the energy supply structure has been further developed, which will ensure the reliability of the power supply and the efficiency of the solar power plant.

Виконано комплексне вивчення та наукове рішення можливостей використання концепції енергетичних хабів, як об’єднання інтегрованих енергопостачальних систем в умовах України з метою обґрунтування технічних рішень для розробки та створення моделей керування режимами їх роботи, що сприяє забезпеченню оптимального потокорозподілу між джерелами енергії та споживачами, підвищенню ефективності енерговикористання. Описано методи та моделі інтегрованих енергопостачальних систем щодо комплексного енергозабезпечення споживачів, у вигляді енергетичного хабу. Для представлених систем енергозабезпечення створено методологію оптимізації режимів їх роботи, враховуючи екологічні й економічні фактори на підставі мультикритеріального підходу. Розроблено моделі мультикритеріального планування й оптимізації режимів функціонування інтегрованих енергопостачальних систем, які дають змогу підвищити ефективність функціонування енергетичних вузлів із джерелами розосередженої генерації. Проведено моделювання роботи енергетичного хаба з суб’єктами енергозабезпечення при використанні інструментів управління попитом (Demand Side Management). У результаті розроблено механізми формування та розрахунку ціни на електричну енергію для суб’єктів господарювання, які проводять господарську діяльність із виробництва електричної та теплової енергій. Монографія призначена для наукових, педагогічних та інженерно-технічних працівників навчальних закладів; спеціалістів, що розробляють і впроваджуються системи енергозабезпечення; для аспірантів і магістрантів університетів відповідних спеціальностей. A comprehensive study and scientific solution on possibilities of energy hubs concept usage as a combination of integrated energy supply systems in Ukraine in order to substantiate technical solutions for the development of their operating models, which helps ensure optimal flow distribution between energy sources and consumers and increase the efficiency of energy use. Methods and models of integrated energy supply systems for complex consumers’ energy supply were described, in the form of an energy hub. For the presented power supply systems, the methodology of modes optimization, considering ecological and economic factors based on the multicriteria approach is created. Models of multicriteria planning and optimization of integrated energy supply systems functioning modes are developed, which allow increasing the functioning efficiency of power units with distributed generation sources. The operation model of the energy hub was simulated with energy supply entities using Demand Side Management tools. As a result, mechanisms for forming and calculating the electricity price for economic entities engaged in economic activities to produce electricity and heat have been developed. The monograph is intended for academics, pedagogical and engineering workers of educational institutions; specialists who develop and implement energy supply systems; for graduate students and undergraduates of universities relevant specialties Выполнено комплексное изучение и научное решение возможностей использования концепции энергетических хабов, как объединение интегрированных энергоснабжающих систем в условиях Украины с целью обоснования технических решений для разработки и создания моделей управления режимами их работы, что способствует обеспечению оптимального потокораспределения между источниками энергии и потребителями, повышению эффективности энергопотребления. Описаны методы и модели интегрированных энергоснабжающих систем для комплексного энергообеспечения потребителей, в виде энергетического хаба. Для представленных систем энергообеспечения создано методологию оптимизации режимов их работы, учитывая экологические и экономические факторы на основании мультикритериального подхода. Разработано модели мультикритериального планирования и оптимизации режимов функционирования интегрированных энергоснабжающих систем, позволяющие повысить эффективность функционирования энергетических узлов с источниками распределенной генерации. Проведено моделирование работы энергетического хаба с субъектами энергообеспечения при использовании инструментов управления спросом (Demand Side Management). В результате разработано механизмы формирования и расчета цены на электрическую энергию для субъектов хозяйствования, которые осуществляют хозяйственную деятельность по производству электрической и тепловой энергий. Монография предназначена для научных, педагогических и инженерно-технических работников учебных заведений; специалистов, разрабатывающих и внедряющих системы энергообеспечения; для аспирантов и магистрантов университетов соответствующих специальностей.

In conditions of renewable energy sources development and implementation of modern technologies in the energy sector, energy from biomass in the structure of power supply systems is an actual topic. The development of bioenergy is an important part of ensuring the energy security of many countries, as it enables to reduce fossil fuel consumption, dependence on imported energy sources and ensure sustainable local energy supply. The article presents the functioning model of integrated energy supply system (energy hub) with co-generation units operation, taking into account prospects of bioenergy development in Ukraine. This paper studies the optimal operation problem of an energy hub with multiple energy sources to serve electricity and heat loads in the presence prices. The main task was solved to make full use of its own energy sources to meet the needs of consumers in energy carriers with the most effective financial performance. The availability of electric and thermal energy storage devices will allow more efficient usage of available energy resources and equipment. Usage of a cogeneration plant in the structure of the energy hub gives the opportunity to provide energy resources and the possibility of generated electricity trading. A multicriteria approach to the planning and optimization of the operation of such energy hub is proposed. According to the simulation results using the example of an energy hub, it is shown that this method is suitable for planning hourly energy consumption with a compromise in terms of the minimum cost of these energy resources and CO2 emissions., Актуальним на сьогодні є розвиток біоенергетики у структурі системи енергопостачання за умов розвитку відновлюваних джерел енергії та впровадження сучасних технологій в енергетиці. Розвиток біоенергетики є важливою складовою енергетичної безпеки багатьох країн, оскільки дає змогу зменшити споживання викопного палива та залежність від імпортних джерел енергії, забезпечити постійне енергопостачання у безпосередній близькості до споживачів. У роботі представлено модель функціонування інтегрованої системи енергопостачання (energy hub) з залученням когенераційних установок при врахуванні перспектив розвитку біоенергетики в Україні. Основним завданням було у повній мірі використати власні джерела енергії energy hub для задоволення потреб споживачів в енергоносіях з найефективнішими фінансовими показниками. Наявність засобів акумулювання електричної та теплової енергій дасть можливість більш ефективно використовувати наявні енергоресурси й обладнання (технології). Використання когенераційної установки в структурі energy hub дає змогу забезпечити енергоресурсами споживачів та можливість продажу надлишку електроенергії у мережу. У роботі запропоновано багатокритеріальний підхід для планування й оптимізації роботи energy hub. Запропонована система energy hub з використанням відновлюваних джерел енергії (вітер, біомаса) у сучасних умовах дасть можливість ефективно використовувати біоенергетичний потенціал сільськогосподарських підприємств в Україні. Відповідно до результатів моделювання на прикладі energy hub, показано, що цей спосіб підходить для прогнозування погодинного споживання енергії з точки зору мінімальної вартості енергоресурсів та викидів CO 2 . Цікавим сценарієм використання запропонованої моделі energy hub є підбір оптимальних параметрів елементів живлення.

Представлено модель системи комплексного енергозабезпечення споживачів, у вигляді енергетичного хабу, який забезпечує потребу споживачів у електричній та тепловій енергії. Модель передбачає врахування трьох потоків енергії на вході: електрична енергія, природний газ та гаряча вода. До складу енергетичного хабу входять когенераційна установка та накопичувачі електричної та теплової енергії. Запропоновано мультикритеріальний підхід до оптимізації режимів роботи розглянутої системи енергозабезпечення. Результати моделювання із використанням даних про навантаження споживачів та параметри енергоустановок вказують на доцільність застосування запропонованого підходу для визначення оптимальних значень погодинного споживання енергоресурсів в розглянутій системі. The model of complex energy supply system of consumers is presented, in the form of an energy hub, which ensures the need of consumers in electric and thermal energy. The model includes taking into account three streams of energy at the input: electric energy, natural gas and hot water. The ergy hub includes a cogeneration unit, storage units for electric and thermal energy. Multi-criteria approach for optimizing the operating modes of the considered energy supply system is proposed. Simulation results using data on load of consumers and parameters of power plants indicate the expediency of the proposed approach to determine the optimal values of hourly energy consumption in the considered system. Представлена модель системы комплексного энергообеспечения потребителей, в виде энергетического хаба, который обеспечивает потребителей электрической и тепловой энергией Модель предполагает учет трех потоков энергии на входе: электрическая энергия, природный газ и горячая вода. В состав энергетического хаба входят когенерационная установка и накопители электрической и тепловой энергии. Предложен мультикритериальний подход к оптимизации режимов работы рассматриваемой системы энергообеспечения. Результаты моделирования с использованием данных о нагрузке потребителей и параметры энергоустановок указывают на целесообразность применения предложенного подхода для определения оптимальных значений почасового потребления энергоресурсов в рассматриваемой системе.

The analysis of the operation properties of integrated intelligent energy supply systems that provide integration of self-organizing systems of electricity and heat consumption is conducted. Possibility of using energy hub models that combine disparate generate sources of heat and electricity energy for the consumers’ demand for energy is considered. The feasibility estimation of implementing energy hubs in terms of interaction of local energy systems in Ukraine at different levels of the organizational structure of the energetics in the energy market liberalization is made, Проведено аналіз особливостей функціонування інтегрованих інтелектуальних енергопостачальних систем, які передбачають інтеграцію самоорганізуючих систем електро– та теплопостачання. Розглянуто можливість використання моделі енергетичних хабів, які поєднують різнорідні джерела генерації теплової та електричної енергії для забезпечення попиту споживачів на енергоресурси. Виконано оцінку доцільності впровадження енергетичних хабів в умовах взаємодії локальних енергетичних систем України на різних рівнях організаційної структури енергетики у процесі лібералізації ринку енергії