ПРОБЛЕМИ ІНТЕГРАЦІЇ СОНЯЧНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ ТА СИСТЕМ ЗБЕРІГАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ У РОЗПОДІЛЬНІ МЕРЕЖІ
Ключові слова:
відновлювальна енергетика, електрична мережа, відновлювані джерела енергії, сонячні панелі, акумуляторні батареї, генерація, стабільність енергосистеми, енергоефективність
Анотація
У статті досліджуються ключові проблеми та перспективи розвитку енергетичного сектору в умовах зростання споживання електроенергії та необхідності підвищення його стійкості. Особливу увагу приділено нестабільності генерації з відновлюваних джерел, зокрема сонячних та вітрових електростанцій, що зумовлює потребу у створенні резервних потужностей та впровадженні систем накопичення енергії.Розглянуто роль акумуляторних систем у балансуванні навантажень та підтриманні стабільності мережі, а також значення технологій Smart Grid для ефективного управління потоками енергії. Показано, що сонячні електростанції завдяки інверторам здатні не лише виробляти активну потужність, а й компенсувати реактивну, зменшуючи втрати та підвищуючи ефективність роботи електромереж. Зроблено висновок, що інтеграція інноваційних рішень, таких як системи накопичення, цифровізація управління та оптимізація виробництва, є важливою умовою підвищення надійності, економічності та екологічності сучасних енергетичних систем.
Посилання
1. Кодекс системи передачі. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/v0309874-18#Text (дата звернення: 23.09.2025).
2. Introducing Megapack: Utility-Scale Energy Storage. URL: https://www.tesla.com/blog/introducing-megapack-utility-scale-energy-storage?redirect=no (дата звернення: 23.09.2025).
3. ДТЕК інвестує €140 млн в установки зберігання енергії для посилення енергетичної безпеки України. URL: https://dtek.com/media-center/news/dtek-to-invest-140-million-in-energy-storage-systems-to-strengthen-ukraines-energy-secur/ (дата звернення: 23.09.2025).
4. Lezhniuk P., Buslavets O. Rubanenko O. Balancing electricity generation and consumption in a system with renewable energy sources. 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2021. 63–68. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570087.
5. Luo Y., Shi L., Tu G. Optimal sizing and control strategy of isolated grid with wind power and energy storage system. Energy Conversion and Management. 2014. 80. 407–415. DOI: https://doi.org/10.1016/j. enconman.2014.01.061.
6. Halko S., Halko K., Suprun O., Qawaqzeh M., Miroshnyk O. Mathematical Modelling of Cogeneration Photoelectric Module Parameters for Hybrid Solar Charging Power Stations of Electric Vehicles. 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2022. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916397.
7. Arefifar S.A., Mohamed Y.A.-R.I., El-Fouly T.H.M. Supply-adequacy-based optimal construction of microgrids in smart distribution systems. IEEE Trans. Smart Grid. 2012. 3. 1491–1502. DOI: https://doi.org/10.1109/TSG.2012.2198246.
8. Держенергоефективності України. Статистика впровадження ВДЕ. URL: https://saee.gov.ua/ (дата звернення: 23.09.2025).
9. Галько С.В. Експериментальне дослідження і визначення параметрів когенераційного фотоелектричного модуля для гібридних сонячних електростанцій. Традиційні та інноваційні підходи до наукових досліджень : матеріали Міжнар. наук. конф., 10 квітня 2020 р. Луцьк : МЦНД, 2020. 1. 83–90. DOI: https://doi.org/10.36074/10.04.2020.v1.10.
10. Belik M. Optimisation of energy accumulation for renewable energy sources. Energy Power Qual. J. 2021. 19. 205–210. DOI: https://doi.org/10.24084/repqj19.258.
11. Qawaqzeh M., Dudnikov S., Miroshnyk O., Moroz O., Savchenko O., Trunova I., Pazyi V., Danylchenko D., Halko S. Buinyi, R. Development of algorithm for the operation of a combined power supply system with renewable sources. 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2022. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916372.
12. Дзюбановська Н.В. Інноваційні підходи до формування енергетичної мережі майбутнього із застосу- ванням штучного інтелекту. Інноваційна економіка. 2023. 1(93). 158–163.
13. Miroshnyk O., Moroz O., Shchur T., Chepizhnyi A., Qawaqzeh M., Kocira S. Investigation of Smart Grid Operation Modes with Electrical Energy Storage System. Energies. 2023. 16(6). 2638. DOI: https://doi.org/10.3390/en16062638.
14. Каллот К., Флінт Б., Челлен Е. Як штучний інтелект може прискорити енергетичний перехід. Enkorr. https://enkorr.ua/uk/publications/yak_shtuchniy_ntelekt_mozhe_priskoriti_energetichniy_perehd/259397 (дата звернення: 23.09.2025).
15. Bazaluk O., Postnikova M., Halko S., Mikhailov E., Kovalov O., Suprun O., Miroshnyk O., Nitsenko, V. Improving Energy Efficiency of Grain Cleaning Technology. Applied Sciences. 2022. 12(10). 5190. DOI: https://doi.org/10.3390/app12105190.
16. Hannan M.A., Al-Shetwi A.Q., Begum R.A. Ker P.J., Rahman S.A., Mansor M., Mia M.S., Muttaqi K.M., Dong Z.Y. Impact assessment of battery energy storage systems towards achieving sustainable development goals. Energy Storage. 2021. 42. 103040. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103040.
17. Галько С.В. Використання когенераційних фотоелектричних модулів для зарядки акумуляторів електромобілів. Праці ТДАТУ. Технічні науки. 2019. 19(3). 130–141. DOI: https://doi.org/10.31388/2078-0877-19-3-130-141.
18. Lim S, Lee J, Lee S. Model Predictive Control-Based Energy Management System for Cooperative Optimization of Grid-Connected Microgrids. Energies. 2025. 18(7). 1696. DOI: https://doi.org/10.3390/en18071696.
19. Бордаков М.М. Компенсація реактивної потужності сонячною електростанцією та вплив на роботу електричної мережі. Відновлювана енергетика та енергоефективність у XXI столітті : матеріали XX міжнародної науково-практичної конференції, м. Київ, 15–16 травня 2019 р. Київ, 2019. С. 314–319.
20. Миколюк О., Желавська І., Ляховець В. Формування ключових векторів забезпечення енергетичної безпеки крізь призму інноваційного розвитку альтернативних джерел енергії. Вісник Хмельницького національного університету. Економічні науки. 2018. 3(1). 199–204. URL: http://elar.khnu.km.ua/jspui/handle/123456789/6698.
21. Tabor S., Lezhenkin A., Halko S., Miroshnik A., Kovalyshyn S., Vershkov A., Hryhorenko O. Mathematical simulation of separating work tool technological process. E3S Web of Conferences, 2019. 132. 01025. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913201025.
22. Lakshmi G.S. Battery Energy Storage Technologies for Sustainable Electric Vehicles and Grid Applications. Journal of Physics: Conference Series. 2020. 1495. 012014. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1495/1/ 012014.
23. Dall’Anese E., Dall’Anese E., Zhu H., Giannakis G. Distributed optimal power flow smart microgrids. IEEE Transaction on power electronics. 2013. 3. 1464–1475.
24. Vovk O. Kvitka S., Halko S., Strebkov O. Energy-saving control of asynchronous electric motors of driving working machines. Modern Development Paths of Agricultural Production: Trends and Innovations. Cham: Springer International Publishing. 2019. 415–423. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-14918-5_43.
25. Kumar K., Kwon S., Bae S. Deep reinforcement learning-based control strategy for integration of a hybrid energy storage system in microgrids. J. Energy Storage. 2025. 108. 114936. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2024.114936.
26. Лежнюк П.Д., Рубаненко О.Є., Малогулко Ю.В. Оптимізація функціонування розосереджених джерел енергії в локальних електричних системах. Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». 2014. 60. 68-77.
27. Koushki M.M., Ayoubi E., Miveh M.R., Ghadimi A.A. A model predictive control for a four-leg inverter in a stand-alone microgrid under unbalanced condition. In Proceedings of the 2021 12th Power Electronics, Drive Systems, and Technologies Conference (PEDSTC). Tabriz, Iran, 2–4 February 2021. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/PEDSTC52094.2021.9405873.
28. Dali M., Belhadj J., Roboam X. Hybrid solar–wind system with battery storage operating in grid-connected and standalone mode: control and energy management – experimental investigation. Energy. 2010. 35. 2587–2595. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.03.005.
29. Barrios L.A., Valerino J.B., del Nozal A.R., Escano J.M., Martinez-Ramos J.L., Gonzalez-Longatt F. Stochastic unit commitment in microgrids based on model predictive control. In Proceedings of the 2018 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST). Seville, Spain, 10–12 September 2018. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/SEST.2018.8495736.
30. Mahto T., Mukherjee V. Energy storage systems for mitigating the variability of isolated hybrid power system. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. 51. 1564–1577. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.012.
2. Introducing Megapack: Utility-Scale Energy Storage. URL: https://www.tesla.com/blog/introducing-megapack-utility-scale-energy-storage?redirect=no (дата звернення: 23.09.2025).
3. ДТЕК інвестує €140 млн в установки зберігання енергії для посилення енергетичної безпеки України. URL: https://dtek.com/media-center/news/dtek-to-invest-140-million-in-energy-storage-systems-to-strengthen-ukraines-energy-secur/ (дата звернення: 23.09.2025).
4. Lezhniuk P., Buslavets O. Rubanenko O. Balancing electricity generation and consumption in a system with renewable energy sources. 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2021. 63–68. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570087.
5. Luo Y., Shi L., Tu G. Optimal sizing and control strategy of isolated grid with wind power and energy storage system. Energy Conversion and Management. 2014. 80. 407–415. DOI: https://doi.org/10.1016/j. enconman.2014.01.061.
6. Halko S., Halko K., Suprun O., Qawaqzeh M., Miroshnyk O. Mathematical Modelling of Cogeneration Photoelectric Module Parameters for Hybrid Solar Charging Power Stations of Electric Vehicles. 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2022. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916397.
7. Arefifar S.A., Mohamed Y.A.-R.I., El-Fouly T.H.M. Supply-adequacy-based optimal construction of microgrids in smart distribution systems. IEEE Trans. Smart Grid. 2012. 3. 1491–1502. DOI: https://doi.org/10.1109/TSG.2012.2198246.
8. Держенергоефективності України. Статистика впровадження ВДЕ. URL: https://saee.gov.ua/ (дата звернення: 23.09.2025).
9. Галько С.В. Експериментальне дослідження і визначення параметрів когенераційного фотоелектричного модуля для гібридних сонячних електростанцій. Традиційні та інноваційні підходи до наукових досліджень : матеріали Міжнар. наук. конф., 10 квітня 2020 р. Луцьк : МЦНД, 2020. 1. 83–90. DOI: https://doi.org/10.36074/10.04.2020.v1.10.
10. Belik M. Optimisation of energy accumulation for renewable energy sources. Energy Power Qual. J. 2021. 19. 205–210. DOI: https://doi.org/10.24084/repqj19.258.
11. Qawaqzeh M., Dudnikov S., Miroshnyk O., Moroz O., Savchenko O., Trunova I., Pazyi V., Danylchenko D., Halko S. Buinyi, R. Development of algorithm for the operation of a combined power supply system with renewable sources. 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2022. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916372.
12. Дзюбановська Н.В. Інноваційні підходи до формування енергетичної мережі майбутнього із застосу- ванням штучного інтелекту. Інноваційна економіка. 2023. 1(93). 158–163.
13. Miroshnyk O., Moroz O., Shchur T., Chepizhnyi A., Qawaqzeh M., Kocira S. Investigation of Smart Grid Operation Modes with Electrical Energy Storage System. Energies. 2023. 16(6). 2638. DOI: https://doi.org/10.3390/en16062638.
14. Каллот К., Флінт Б., Челлен Е. Як штучний інтелект може прискорити енергетичний перехід. Enkorr. https://enkorr.ua/uk/publications/yak_shtuchniy_ntelekt_mozhe_priskoriti_energetichniy_perehd/259397 (дата звернення: 23.09.2025).
15. Bazaluk O., Postnikova M., Halko S., Mikhailov E., Kovalov O., Suprun O., Miroshnyk O., Nitsenko, V. Improving Energy Efficiency of Grain Cleaning Technology. Applied Sciences. 2022. 12(10). 5190. DOI: https://doi.org/10.3390/app12105190.
16. Hannan M.A., Al-Shetwi A.Q., Begum R.A. Ker P.J., Rahman S.A., Mansor M., Mia M.S., Muttaqi K.M., Dong Z.Y. Impact assessment of battery energy storage systems towards achieving sustainable development goals. Energy Storage. 2021. 42. 103040. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103040.
17. Галько С.В. Використання когенераційних фотоелектричних модулів для зарядки акумуляторів електромобілів. Праці ТДАТУ. Технічні науки. 2019. 19(3). 130–141. DOI: https://doi.org/10.31388/2078-0877-19-3-130-141.
18. Lim S, Lee J, Lee S. Model Predictive Control-Based Energy Management System for Cooperative Optimization of Grid-Connected Microgrids. Energies. 2025. 18(7). 1696. DOI: https://doi.org/10.3390/en18071696.
19. Бордаков М.М. Компенсація реактивної потужності сонячною електростанцією та вплив на роботу електричної мережі. Відновлювана енергетика та енергоефективність у XXI столітті : матеріали XX міжнародної науково-практичної конференції, м. Київ, 15–16 травня 2019 р. Київ, 2019. С. 314–319.
20. Миколюк О., Желавська І., Ляховець В. Формування ключових векторів забезпечення енергетичної безпеки крізь призму інноваційного розвитку альтернативних джерел енергії. Вісник Хмельницького національного університету. Економічні науки. 2018. 3(1). 199–204. URL: http://elar.khnu.km.ua/jspui/handle/123456789/6698.
21. Tabor S., Lezhenkin A., Halko S., Miroshnik A., Kovalyshyn S., Vershkov A., Hryhorenko O. Mathematical simulation of separating work tool technological process. E3S Web of Conferences, 2019. 132. 01025. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913201025.
22. Lakshmi G.S. Battery Energy Storage Technologies for Sustainable Electric Vehicles and Grid Applications. Journal of Physics: Conference Series. 2020. 1495. 012014. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1495/1/ 012014.
23. Dall’Anese E., Dall’Anese E., Zhu H., Giannakis G. Distributed optimal power flow smart microgrids. IEEE Transaction on power electronics. 2013. 3. 1464–1475.
24. Vovk O. Kvitka S., Halko S., Strebkov O. Energy-saving control of asynchronous electric motors of driving working machines. Modern Development Paths of Agricultural Production: Trends and Innovations. Cham: Springer International Publishing. 2019. 415–423. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-14918-5_43.
25. Kumar K., Kwon S., Bae S. Deep reinforcement learning-based control strategy for integration of a hybrid energy storage system in microgrids. J. Energy Storage. 2025. 108. 114936. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2024.114936.
26. Лежнюк П.Д., Рубаненко О.Є., Малогулко Ю.В. Оптимізація функціонування розосереджених джерел енергії в локальних електричних системах. Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». 2014. 60. 68-77.
27. Koushki M.M., Ayoubi E., Miveh M.R., Ghadimi A.A. A model predictive control for a four-leg inverter in a stand-alone microgrid under unbalanced condition. In Proceedings of the 2021 12th Power Electronics, Drive Systems, and Technologies Conference (PEDSTC). Tabriz, Iran, 2–4 February 2021. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/PEDSTC52094.2021.9405873.
28. Dali M., Belhadj J., Roboam X. Hybrid solar–wind system with battery storage operating in grid-connected and standalone mode: control and energy management – experimental investigation. Energy. 2010. 35. 2587–2595. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.03.005.
29. Barrios L.A., Valerino J.B., del Nozal A.R., Escano J.M., Martinez-Ramos J.L., Gonzalez-Longatt F. Stochastic unit commitment in microgrids based on model predictive control. In Proceedings of the 2018 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST). Seville, Spain, 10–12 September 2018. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/SEST.2018.8495736.
30. Mahto T., Mukherjee V. Energy storage systems for mitigating the variability of isolated hybrid power system. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. 51. 1564–1577. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.07.012.
Опубліковано
2025-11-25
Як цитувати
Оберемок, Д. О., Миргород, Д. Г., Оксенич, Р. В., Тоберт, О. Ю., & Галько, С. В. (2025). ПРОБЛЕМИ ІНТЕГРАЦІЇ СОНЯЧНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ ТА СИСТЕМ ЗБЕРІГАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ У РОЗПОДІЛЬНІ МЕРЕЖІ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету, 26(3), 30-38. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2025-25-3-3
Розділ
ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА, ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
