Wpływ zintegrowanych systemów OZE na zaopatrzenie w energię – aspekty pozytywne i ryzyka
Vladimir Ivanovich Velkin, Sergei Evgenevich Shcheklein
Ural Federal University named after B. N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russian Federation
Corresponding author: Velkin V., 19 Mira street, Yekaterinburg, 620002, Russia
E-mail: v.i.velkin@urfu.ru
Abstract
RES (renewable energy sources) plays a very important role in the context of sustainable development, as an alternative to fossil fuels and nuclear power.
This paper presents the description of a RES technology cluster – an integrated system, which consists of equipment using different types of RES. It demonstrates that the stochasticity of renewable energy input influences the energy supply reliability. The work considers the influence of diversification of different RES sources on the improvement of energy supply reliability and reduction of risks connected with energy loss. Based on mathematical simulation using the convex optimization method, the authors propose a novelty solution to determine the most effective equipment configuration of an integrated energy system – a RES cluster. Effective computer programs have been developed and registered in order to calculate the optimal integrated renewable energy system in the Russian Federation.
The optimization criterion is the minimal cost of generating 1kWh of electricity of the whole complex of renewable energy sources. The feature of calculating the optimal combination of renewable energy sources is based on the variance of random variables, climatic characteristics unlike average for the year. This approach improves the accuracy of calculations by 25-40%. This leads to a reduction in capital equipment costs and reducing the cost of production of 1kWh of electricity.
Key words: renewable energy sources, RES technology cluster, renewable power supply system, energy supply reliability
Streszczenie
OZE (odnawialne źródła energii) odgrywają istotną role w kontekście rozwoju zrównoważonego, jako alternatywę dla spalania paliw kopalnych i energetyki jądrowej.
W tym artykule opisano klaster technologiczny OZE – zintegrowany system, na który składają się urządzenia wykorzystujące różne rodzaje OZE. Pokazuje, że nieprzewidywalność dostaw energii odnawialnej ma wpływ na niezawodność dostaw energii. Rozważono wpływ dywersyfikacji OZE na poprawę jakości systemu zasilania i zmniejszenie ryzyka związanego ze stratami energii. W oparciu o symulację matematyczną autorzy proponują innowacyjne rozwiązanie pozwalające określić najbardziej efektywną konfigurację sprzętową zintegrowanego systemu energetycznego – klaster OZE. Opracowano i zarejestrowano programy komputerowe umożliwiające obliczenie zintegrowanego systemu energetycznego na przykładzie Federacji Rosyjskiej.
Za kryterium optymizacji przyjęto minimalny koszt wytwarzania 1 kWh energii elektrycznej przez cały system odnawialnych źródeł energii. Obliczenia odnoszącej się do optymalnej kombinacji odnawialnych źródełe energii oparte są na wariancji zmiennych losowych i dokładnych danych odnoszących się do warunków klimatycznych (a więc uwzględniono o wiele więcej, niż średnie dane dla danego roku). Takie podejście pozwala na zwiększenie dokładności obliczeń I 25-40%. W konsekwencji instalacja będzie mniejsza i lepiej dostosowana do potrzeb, co pozwoli na obniżenie ceny wytwarzania 1kWh energii elektrycznej.
Słowa kluczowe: odnawialne źródła energii, klaster technologiczny OZE, odnawialny system zasilania, niezawodność systemu zasilania
Problemy Ekorozwoju 12(1)2017: 123-129
