Подать статью
Стать рецензентом
Научная статья
Энергетика

Формирование отраслевой методики расчета параметров системы накопления электроэнергии для объектов газовой промышленности

Авторы:
И. С. Токарев
Об авторах
  • канд. техн. наук старший преподаватель Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid
Дата отправки:
2024-06-12
Дата принятия:
2024-07-18
Дата публикации онлайн:
2024-07-26

Аннотация

Рассматривается вопрос определения основных параметров систем накопления электроэнергии – мощности и энергоемкости, определение которых является принципиально важной задачей при внедрении подобных устройств в системы электроснабжения предприятий как по техническим (технологическим), так и по экономическим причинам. В работе анализируются задачи, решение которых возможно путем установки систем накопления электроэнергии на объектах газовой промышленности. Сформирована отраслевая методика расчета параметров системы накопления электроэнергии на базе традиционной методики и методики, направленной на минимизацию нормированной стоимости электроэнергии с адаптацией к условиям газовой отрасли. Отличительной чертой представленной методики является возможность определения мощности и энергоемкости систем накопления электроэнергии при выполнении нескольких функций. Методика апробирована на типовом объекте газовой промышленности – компрессорной станции «Ярынская» ООО «Газпром трансгаз Ухта», характерной чертой которого является автономная система электроснабжения. Приводится пример расчета нормированной стоимости накопления электроэнергии с помощью усовершенствованного показателя LCOS, учитывающего влияние изменения коэффициента заполнения графика электрических нагрузок на величину потребления газа электростанцией собственных нужд. Для подтверждения экономической эффективности внедрения систем накопления электроэнергии, рассчитанной по приведенной методике, представлены вычисления интегрального эффекта, чистого дисконтированного дохода и индекса эффективности.

Ключевые слова:
система накопления электроэнергии автономная система электроснабжения регулирование электрической нагрузки замещение горячего резерва нормированная стоимость электроэнергии газовая отрасль
Online First

Литература

  1. Baburin S., Turysheva A.V., Kovalchuk M.S. Algorithm for the choice of power supply system rational structure of gas pumping stations // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1753. № 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012009
  2. Ping-Chang Tsai, Jia-Zhang Jhan, Samuel Sin-Shuan Tang, Cheng-Chien Kuo. Estimation of Energy Storage Requirements in an Independent Power System from an Energy Perspective // Applied Sciences. 2024. Vol. 14. Iss. 2. № 814. DOI: 10.3390/app14020814
  3. Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Коротков И.Ю. и др. Системы накопления энергии: российский и зарубежный опыт // Энергетическая политика. 2020. № 6 (148). С. 76-87. DOI: 10.46920/2409-5516_2020_6148_76
  4. Токарев И.С., Югай В.Ф., Толмачев В.Н. и др. Применение систем накопления электроэнергии в составе генерирующего оборудования систем электроснабжения производственных объектов ПАО «Газпром» // Газовая промышленность. 2023. № S3 (853). С. 34-40.
  5. Das C.K., Bass O., Kothapalli G. et al. Overview of energy storage systems in distribution networks: Placement, sizing, operation, and power quality // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 91. P. 1205-1230. DOI: 10.1016/j.rser.2018.03.068
  6. Fotopoulou M., Pediaditis P., Skopetou N. et al. A Review of the Energy Storage Systems of Non-Interconnected European Islands // Sustainability. 2024. Vol. 16. Iss. 4. № 1572. DOI: 10.3390/su16041572
  7. Alsalman A.S., Alharbi T., Mahfouz A.A. Enhancing the Stability of an Isolated Electric Grid by the Utilization of Energy Storage Systems: A Case Study on the Rafha Grid // Sustainability. 2023. Vol. 15. Iss. 17. № 13269. DOI: 10.3390/su151713269
  8. Mercier P., Cherkaoui R., Oudalov A. Optimizing a Battery Energy Storage System for Frequency Control Application in an Isolated Power System // IEEE Transactions on Power Systems. 2009. Vol. 24. Iss. 3. P. 1469-1477. DOI: 10.1109/TPWRS.2009.2022997
  9. Нестеренко Г.Б., Зырянов В.М., Нешта А.С. и др. Методика расчета параметров системы накопления энергии для снижения расходов предприятия на электроэнергию / Электроэнергетика глазами молодежи: Материалы XI Международной научно-технической конференции, 15-17 сентября 2020, Ставрополь, Россия. В 2 т. Т. 2. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2020. С. 175-178.
  10. Senchilo N.D., Ustinov D.A. Method for Determining the Optimal Capacity of Energy Storage Systems with a Long-Term Forecast of Power Consumption // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 21. № 7098. DOI: 10.3390/en14217098
  11. Dobush V.S., Belsky A.A., Skamyin A.N. Electrical Complex for Autonomous Power Supply of Oil Leakage Detection Systems in Pipelines // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1441. № 012021. DOI: 10.1088/1742-6596/1441/1/012021
  12. Nian Shi, Yi Luo. Energy Storage System Sizing Based on a Reliability Assessment of Power Systems Integrated with Wind Power // Sustainability. 2017. Vol. 9. Iss. 3. № 395. DOI: 10.3390/su9030395
  13. Sioshansi R., Madaeni S.H., Denholm P. A Dynamic Programming Approach to Estimate the Capacity Value of Energy Storage // IEEE Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 29. Iss. 1. P. 395-403. DOI: 10.1109/TPWRS.2013.2279839
  14. Сокольникова Т.В., Суслов К.В., Ломбарди П. Определение оптимальных параметров накопителя для интеграции возобновляемых источников энергии в изолированных энергосистемах с активными потребителями // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 10 (105). С. 206-211.
  15. Fossati J.P., Galarza A., Martín-Villate A., Fontan L. A method for optimal sizing energy storage systems for microgrids // Renewable Energy. Vol. 77. P. 539-549. DOI: 10.1016/j.renene.2014.12.039
  16. Степаненко В.П. Определение параметров накопителей энергии комбинированных силовых установок // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 8. С. 166-174.
  17. Гусев Ю.П., Субботин П.В. Разработка усовершенствованной методики выбора параметров и мест размещения систем накопления электроэнергии в распределительных электрических сетях // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2019. Т. 19. № 2. С. 48-61. DOI: 10.14529/power190206
  18. Балуев Д.Ю., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А. Методика расчета основных параметров накопителя энергии по экспериментальным нагрузочным диаграммам // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 5 (136). С. 105-114. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-5-105-114
  19. Bakhteev K., Fedotov A., Chernova N., Misbakhov R. Methodological approaches to the choice of energy storage and optimization of their parameters to improve the electric power quality in various types of electric power systems / 10th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering (ELEKTROENERGETIKA 2019), 16-18 September 2019, Stara Lesna, Slovakia. Stara Lesna: Technical University of Kosice – Department of Electric Power Engineering, 2019. P. 488-493.
  20. Шпенст В.А., Бельский А.А., Орел Е.А. Повышение энергоэффективности автономного электротехнического комплекса с возобновляемыми источниками энергии на основании адаптивной регулировки режимов работы // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 479-492.
  21. Абрамович Б.Н., Богданов И.А. Повышение эффективности автономных электротехнических комплексов нефтегазовых предприятий // Записки Горного института. 2021. Т. 249. С. 408-416. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.10
  22. Belsky A.A., Glukhanich D.Y. Standalone power system with photovoltaic and thermoelectric installations for power supply of remote monitoring and control stations for oil pipelines // Renewable Energy Focus. 2023. Vol. 47. № 100493. DOI: 10.1016/j.ref.2023.100493
  23. Zhukovskiy Y.L., Kovalchuk M.S., Batueva D.E., Senchilo N.D. Development of an Algorithm for Regulating the Load Schedule of Educational Institutions Based on the Forecast of Electric Consumption within the Framework of Application of the Demand Response // Sustainability. 2021. Vol. 13. Iss. 24. № 13801. DOI: 10.3390/su132413801
  24. Lavrik A., Zhukovskiy Y., Tcvetkov P. Optimizing the Size of Autonomous Hybrid Microgrids with Regard to Load Shifting // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 16. № 5059. DOI: 10.3390/en14165059
  25. Бачурин П.А., Гладков Д.С., Зырянов В.М. и др. Испытания промышленного образца системы накопления энергии СНЭ-10-1200-400 при совместной работе с ГПУ в составе экспериментальной энергосистемы // Электроэнергия. Передача и распределение. 2020. № 2 (59). С. 18-24.
  26. Dulout J., Jammes B., Alonso C. et al. Optimal sizing of a lithium battery energy storage system for grid-connected photovoltaic systems / 2017 IEEE Second International Conference on DC Microgrids, 27-29 June 2017, Nuremberg, Germany. IEEE, 2017. P. 582-587. DOI: 10.1109/ICDCM.2017.8001106
  27. Bardanov A.I., Vasilkov O.S., Pudkova T.V. Modeling the process of redistributing power consumption using energy storage system with various configurations to align the electrical loads schedule // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1753. № 012013. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012013
  28. Ustinov D.A., Khomiakov K.A. Determination of Dynamic Characteristics for Predicting Electrical Load Curves of Mining Enterprises // Electricity. 2022. Vol. 3. Iss. 2. № 162-181. DOI: 10.3390/electricity3020010
  29. Бельский А.А., Добуш В.С. Анализ характеристик российских литий-ионных аккумуляторных батарей // Промышленная энергетика. 2019. № 9. С. 25-32.
  30. Kuchak S.V., Brovanov S.V. Investigation of Impulse and Continuous Discharge Characteristics of Large-Capacity Lithium-Ion Batteries // Processes. 2022. Vol. 10. Iss. 12. № 2473. DOI: 10.3390/pr10122473
  31. Федотов А.И., Федотов Е.А., Абдуллазянов А.Ф. Использование электрохимических накопителей энергии в системах автономного электроснабжения для снижения расхода топлива энергоустановок // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 1. С. 3-17. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-1-3-17
  32. Castro M., Alcanzare., Esparcia Jr.E., Ocon J. A Comparative Techno-Economic Analysis of Different Desalination Technologies in Off-Grid Islands // Energies. 2020. Vol. 13. Iss. 9. № 2261. DOI: 10.3390/en13092261
  33. Moradi-Shahrbabak Z., Jadidoleslam M. A new index for techno-economical comparison of storage technologies considering effect of self-discharge // IET Renewable Power Generation. 2023. Vol. 17. Iss. 7. P. 1699-1712. DOI: 10.1049/rpg2.12704
  34. Castro M.T., Esparcia Jr. E.A., Ocon J.D. A Comparative Future Levelized Cost of Storage of Static Electrochemical and Mechanical Energy Storage Technologies in 1-MW Energy and Power Applications // Chemical Engineering Transactions. 2022. Vol. 94. P. 355-360. DOI: 10.3303/CET2294059
  35. Мельников В.Д., Нестеренко Г.Б., Лебедев Д.Е. и др. Проблемы, перспективы применения и методика расчета нормированной стоимости накопления электрической энергии // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 4 (44). С. 30-36.
  36. Прохоров Д.А., Семенов Е.В. Сравнение показателя LCOE атомных электростанций и тэплоэлектростанций на примере энергоблоков ВВЭР-ТОИ и ПГУ-410 // Вестник науки. 2023. Т. 4. № 6 (63). С. 964-970.
  37. Токарев И.С., Васильков О.С., Шклярский Я.Э. и др. Выбор параметров системы накопления электроэнергии по критерию усовершенствованного показателя нормированной стоимости для объектов ПАО «Газпром» большой мощности // Научные труды КубГТУ. 2024. № 2. С. 170-184. DOI: 10.26297/2312-9409.2024.2.15

Похожие статьи

Редкоэлементный состав силикатных минералов метеорита Кунашак (L6)
2024 К. Г. Суханова, О. Л. Галанкина
Геохимические исследования пород Сибирской магматической провинции и их роль в теории образования уникальных платино-медно-никелевых месторождений
2024 Н. А. Криволуцкая
Полифазный Белокурихинский массив гранитов, Горный Алтай: изотопно-геохимическое исследование циркона
2024 С. Г. Скублов, Е. В. Левашова, М. Е. Мамыкина, Н. И. Гусев, А. И. Гусев
Комбинированный метод переработки отработанного кислого травильного раствора производства изделий из титана
2024 Н. А. Быковский, Е. А. Кантор, Н. С. Шулаев, В. С. Фанаков
Локализация и вовлечение в разработку остаточных извлекаемых запасов многопластового нефтяного месторождения
2024 Р. Н. Бурханов, А. А. Лутфуллин, И. Р. Раупов, А. В. Максютин, И. В. Валиуллин, И. М. Фаррахов, М. В. Швыденко
Оценка оползневой опасности с использованием метода соотношения частот и комбинированного фрактально-частотного метода на примере города Тиньтук провинции Каобанг (Вьетнам)
2024 Бинь Ван Зыонг, И. К. Фоменко, Киен Чунг Нгуен, О. В. Зеркаль, О. Н. Сироткина, Данг Хонг Ву