Application of a digital twin for research and optimization of local hybrid power complexes with res-based generation
Keywords:
hybrid energy complex, reliability of energy supply, renewable energy, energy storage system, digital twin, 3D model, isolated energy systems, wind power plant, photovoltaic plantAbstract
The paper shows the effectiveness of using a universal verified digital twin to study and develop recommendations for choosing the optimal parameters and operating modes of hybrid energy complexes at all stages of the life cycle, which have a heterogeneous composition of generating plants and a high dependence on natural uncertain factors. The proposed methods and the results obtained can be used in solving design problems to justify the parameters of consumer energy supply systems in isolated and hard-to-reach energy regions, as well as in nodes of distributed energy systems.
Metrics
References
ГОСТ
1. Илюшин П.В. Системный подход к развитию и внедрению распределённой энергетики и возобновляемых источников энергии в России // Энергетик. 2022. № 4. С. 20-27. EDN: JPOGXC
2. Юдаев И.В., Даус Ю.В., Ганага В.В. Возобновляемые источники энергии. СПб.: Лань, 2020. 328 с.
3. Актуальные проекты [Сайт]: Аналитический центр при Правительстве РФ. URL: https://ac.gov.ru/projects (дата обращения 24.07.2022).
4. Чубайс А.Б., Копылов А.Е., Зубакин В.А. Развитие возобновляемой энерге-тики в России: технологии и экономика. М.: Точка, 2020. 464 с.
5. Тягунов М.Г. Как должна быть построена энергетическая система с уста-новками на основе ВИЭ // Технический оппонент. 2019. № 2, С. 22-29. EDN: BZWMUE
6. Тягунов М.Г. Цифровизация и управление в распределенных энергетиче-ских системах с ВИЭ // Цифровая энергетика: новая парадигма функционирования и развития; под ред. Н.Д. Рогалева. М.: Изд-во МЭИ, 2019. С. 187-203. EDN: IYUTBY
7. Kharchenko V., Gusarov V., Bolshev V. Reliable electricity generation in res-based microgrids // Handbook of research on smart power system operation and control. Hershey (PA, USA): Igi Global, 2019. P. 162-187. EDN: DPXIWI. DOI: 10.4018/978-1-5225-8030-0.ch006.
8. Maleki A., Nazari M.A., Pourfayaz F. Harmony search optimization for optimum sizing of hybrid solar schemes based on battery storage unit // Energy Reports. 2020. Vol. 6. pp. 102-111. DOI: 10.1016/j.egyr.2020.03.014
9. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Влияние режимов работы гибридных энерге-тических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии // Вестник МЭИ. 2020. № 4. С. 62-70. EDN: GPYYYJ. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-4-62-70
10. Св-во гос. рег. базы данных № 2015620053. Энергокомплексы на возобновляемых и традиционных источниках энергии: опубл. 12.01.2015 / В.В. Елистратов, И.Г. Кудряшева, А.В. Чернова, П.А. Пилипец; правообл. ФГАОУ ВО «СПбПУ». URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=DB&DocNumber=2015620053.
11. Frolov D. How machine learning empowers models for digital twins // Bench-mark. 2018. July. P. 48-53. URL: https://www.datadvance.net/assets/files/publications/Benchmark-July-2018-How-Machine-learning-empowers-models-for-digital-twins-dmitry-frolov-opt.pdf.
12. El Saddik A. Digital twins: the convergence of multimedia technologies // IEEE MultiMedia. 2018. Т. 25, No 2. P. 87-92. DOI: 10.1109/MMUL.2018.023121167
13. Digital twin service towards smart manufacturing / Q. Qia, F. Taoa, Y. Zuoa, D. Zhaob // Procedia CIRP. 2018. Vol. 72. P. 237-242. DOI: 10.1016/j.procir.2018.03.103
14. Digital twin-driven product design framework / F. Tao, F. Sui, A. Liu et al. // In-ternational Journal of Production Research. 2018. No 57(1). P. 1-19. DOI: 10.1080/00207543.2018.1443229
15. Прохоров А., Лысачев М. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт. М.: ООО «АльянсПринт», 2020. 401 с.
16. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Модели и методы исследования факторов, влияющих на режим работы гибридного энергокомплекса гарантированного энерго-снабжения // Вестник МЭИ. 2021. № 5. С. 58-68. EDN: SJHBRS. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-5-58-68
17. Обухов С.Г., Плотников И.А. Имитационная модель режимов работы авто-номной фотоэлектрической станции с учетом реальных условий эксплуатации // Изве-стия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017, № 6. С. 38-51. EDN: ZCIDNX
18. Солнечная энергетика / В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин; Под ред. В.И. Виссарионова. М.: Изд. дом МЭИ, 2008. 276 с.
19. Св-во гос. регистр. прогр. для ЭВМ № 2021681290. Программный комплекс для ис-следования и оптимизации состава и режимов работы гибридного энергетического комплекса на основе возобновляемых источников энергии «RES Energy Complex»: опубл. 20.12.2021 / Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. ; правообл. ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». URL: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=EVM&DocNumber=2021681290
APA
1. Ilyushin, P. V. (2022). Sistemnyj podhod k razvitiyu i vnedreniyu raspredelyonnoj energeti-ki i vozobnovlyaemyh istochnikov energii v Rossii [A systematic approach to the development and implementation of distributed energy and renewable energy sources in Russia]. Energetik, 4, 20-27. [In Russian]
2. YUdaev, I. V., Daus YU. V., & Ganaga V. V. (2020). Vozobnovlyaemye istochniki ener-gii. Lan'. [In Russian]
3. Analytical Center under the Government of the Russian Federation (n.d.) Aktual'nye proekty [Actual projects] . Retrieved Jule 24, 2022, from https://ac.gov.ru/projects. [In Rus-sian]
4. CHubajs, A. B., Kopylov A. E., & Zubakin, V. A. (2020). Razvitie vozobnovlyaemoj ener-getiki v Rossii: tekhnologii i ekonomika. Tochka. [In Russian]
5. Tyagunov, M.G. (2019). Kak dolzhna byt' postroena energeticheskaya sistema s ustanov-kami na osnove VIE [How an energy system with RES-based installations should be built]. Tekhnicheskij opponent, 2, 22-29. [In Russian]
6. Tyagunov, M.G. (2019). Cifrovizaciya i upravlenie v raspredelennyh energeticheskih siste-mah s VIE [Digitalization and management in distributed energy systems with RES]. In N.D. Ro-galev (ed.) Cifrovaya energetika: novaya paradigma funkcionirovaniya i razvitiya (pp. 187-203). Izd-vo MEI. [In Russian]
7. Kharchenko, V., Gusarov, V., & Bolshev, V. (2019). Reliable electricity generation in res-based microgrids. In Handbook of research on smart power system operation and control (pp. 162-187). Igi Global. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-8030-0.ch006. [In Russian]
8. Maleki, A., Nazari, M. A., Pourfayaz, F. (2020). Harmony search optimization for optimum sizing of hybrid solar schemes based on battery storage unit. Energy Reports, 6, 102-111. http://dx.doi.org/10.1016/j.egyr.2020.03.014.
9. Tyagunov, M.G., & SHeverdiev, R.P. (2020). Vliyanie rezhimov raboty gibridnyh energetich-eskih kompleksov na osnove vozobnovlyaemyh istochnikov energii na opredelenie tipa akku-mulyatorov energii [Influence of operating modes of hybrid energy complexes based on renewa-ble energy sources on determining the type of energy accumulators]. Vestnik MEI, 4, 62-70. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-4-62-70. [In Russian]
10. Elistratov, V. V., Kudryasheva, I. G., CHernova A. V., & Pilipec P. A. (2015). Energokompleksy na vozobnovlyaemyh i tradicionnyh istochnikah energii [Energy complexes on renewable and traditional energy sources] : Certificate of state registration of the data-base No. 2015620053. https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=DB&DocNumber=2015620053. [In Russian]
11. Frolov, D. (2018). How machine learning empowers models for digital twins. Benchmark, July 2018, 48-53. https://www.datadvance.net/assets/files/publications/Benchmark-July-2018-How-Machine-learning-empowers-models-for-digital-twins-dmitry-frolov-opt.pdf.
12. El Saddik, A. (2018). Digital twins: the convergence of multimedia technologies. IEEE MultiMedia, 25(2) , 87-92. http://dx.doi.org/10.1109/MMUL.2018.023121167.
13. Qia, Q., Taoa, F., Zuoa, Y., & Zhaob, D. (2018). Digital twin service towards smart manufac-turing. Procedia CIRP, 72, 237-242. http://dx.doi.org/10.1016/j.procir.2018.03.103.
14. Tao, F., Sui, F., Liu, A., Qi, Q., Zhang, M., Song, B., Guo, Z., Lu, S. C.-Y. & Nee A. Y. C. Digital twin-driven product design framework. International Journal of Production Research, 57(1) , 1-19. http://dx.doi.org/10.1080/00207543.2018.1443229.
15. Prohorov, A., & Lysachev, M. (2020). Cifrovoj dvojnik. Analiz, trendy, mirovoj opyt [Dig-ital twin. Analysis, trends, world experience] . Al'yansPrint. [In Russian]
16. Tyagunov, M.G., & SHeverdiev, R.P. (2021). Modeli i metody issledovaniya faktorov, vliyayushchih na rezhim raboty gibridnogo energokompleksa garantirovannogo energosnab-zheniya [Models and methods for studying factors influencing the mode of operation of a hybrid energy complex with guaranteed energy supply]. Vestnik MEI, 5, 58-68. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-5-58-68. [In Russian]
17. Obuhov, S.G., & Plotnikov, I.A. (2017). Imitacionnaya model' rezhimov raboty avtonomnoj fotoelektricheskoj stancii s uchetom real'nyh uslovij ekspluatacii [Simulation model of operating modes of an autonomous photovoltaic station, taking into account real operating conditions]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 6, 38-51. [In Russian]
18. Vissarionov, V. I., Deryugina, G. V., Kuznecova, G. V., & Malinin, N. K. (2008). Solnechnaya energetika [Solar energy] (Ed. V.I. Vissarionov). Izd. dom MEI. [In Russian]
19. Tyagunov, M.G., & SHeverdiev, R.P. (2021). Programmnyj kompleks dlya issledovaniya i optimizacii sostava i rezhimov raboty gibridnogo energeticheskogo kompleksa na osnove vozobnovlyaemyh istochnikov energii «RES Energy Complex» [Software package for research and optimization of the composition and modes of operation of a hybrid energy complex based on renewable energy sources "RES Energy Complex"]: Certificate of state registration of the soft No. 2021681290. https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=EVM&DocNumber=2021681290. [In Russian]
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
URN
License
Copyright (c) 2022 M.G. Tyagunov, R.P. Sheverdiev
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
