Цель - оптимизация на основе математического моделирования режимов электропотребления генерирующими потребителями в автономной электрической системе с использованием альтернативных источников энергии. Объектом исследований для моделирования выбрана региональная автономная электроэнергетическая система Памира (Республика Таджикистан). В качестве целевой функции выбрана минимизация финансовых расходов на собственное электропотребление, а также их максимизация от продажи и перераспределения потоков электроэнергии. Оптимизация затрат на электропотребление за каждый час суточного интервала осуществлялась методом линейного программирования и продукционных правил «If, …, Then, …» с учетом ограничений на мощность возобновляемых источников энергии: гидроэлектростанций ≤ 43,5 МВт; ветростанций ≤ 10 МВт; солнечной фотоэлектрической станции ≤ 6 МВт; накопителей энергии ≤ 5 МВт. Предложены метод и алгоритм оптимизации электропотребления, позволяющие минимизировать финансовые расходы отдельных электропотребителей, имеющих выбор электроснабжения от возобновляемых (гидроресурсы) и альтернативных (ветровой поток и солнечная инсоляция) источников энергии, включая накопитель энергии, а также получать максимум финансовых доходов от продажи и перераспределения потоков электроэнергии. Получено оптимальное соотношение генерации энергии альтернативными источниками от суточного электропотребления в зимний период (в %): гидроэлектростанциями - 94,8; ветростанциями - 3,8; солнечной фотоэлектрической станцией - 0,5; накопителем энергии - 0,8. Мощность накопителя энергии варьировалась от 2-5 МВт. Установлено, что в летний период в оптимальном выборе источников генерации нет необходимости, так как вся электрическая нагрузка может быть восполнена энергией гидроэлектростанций региона, которая избыточно генерируется и является самой низкой по стоимости. Системный анализ полученных результатов показал, что каждый генерирующий потребитель может самостоятельно минимизировать свои расходы на электроэнергию и максимизировать доходы от взаимного обмена энергией с другими потребителями в зависимости от выбранных альтернативных и возобновляемых источников энергии.
A mathematical modelling study was carried out in order to optimise power generation modes for an autonomous electrical system using alternative energy sources. The object of modelling research involves the regional autonomous electric power system of the Gorno-Badakhshan Autonomous Province (Republic of Tajikistan). Minimisation of financial costs for auxiliary power consumption, as well as their maximisation from the sale and redistribution of electricity flows, was chosen as the target function. Optimisation of energy consumption costs per each hour of the daily interval was carried out by the method of linear programming and "If…, Then…" production rules with taking into account the following restrictions on the capacity of renewable energy sources: ≤ 43.5 MW hydroelectric power plants; ≤ 10 MW wind farms; ≤ 6 MW solar photovoltaic station; ≤ 5 MW energy storage units. As a result, a methodology and corresponding algorithm for the optimisation of power consumption are proposed to minimise the financial costs to individual power consumers having a choice of power supply from renewable (hydro resources) and alternative (wind flow and solar insolation) energy sources, including an energy storage device. At the same time, the maximisation of financial income from the sale and redistribution of electricity flows is considered. The optimal ratio of energy generation by the alternative sources, comprising hydroelectric power plant, wind farms, solar photovoltaic station and energy storage unit from the daily electricity consumption in the winter period was determined to be 94.8, 3.8, 0.5 and 0.8 %, respectively. The energy storage capacity varied from 2-5 MW. In the summer period, it was shown that the optimal choice of generation sources is the energy generated by the region's hydroelectric power plant due to its being lowest in cost. Depending on the selected alternative and renewable energy sources, a system analysis of the results obtained showed the possibility for each generating consumer to independently minimise their electricity costs and maximise incomes from mutual energy exchange with other consumers.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.