ЗБАЛАНСУВАННЯ ГРАФІКА НАВАНТАЖЕННЯ  СІЛЬСЬКИХ КОМУНАЛЬНИХ СПОЖИВАЧІВ З ВИКОРИСТАННЯМ  СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ ТА НАКОПИЧУВАЧІВ ЕНЕРГІЇ

С. В. Галько; О. В. Сотнік; О. О. Мірошник; О. В. Сотнік; Д. М. Зеленков

doi:10.32782/2220-8674-2025-25-1-20

С. В. Галько Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного https://orcid.org/0000-0001-7991-0311
О. В. Сотнік Державний біотехнологічний університет https://orcid.org/0000-0002-2518-3726
О. О. Мірошник Державний біотехнологічний університет https://orcid.org/0000-0002-6144-7573
О. В. Сотнік Державний біотехнологічний університет https://orcid.org/0009-0000-4575-5114
Д. М. Зеленков Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного https://orcid.org/0009-0002-9685-9196

DOI: https://doi.org/10.32782/2220-8674-2025-25-1-20

Ключові слова: низьковольтні сільські електричні мережі, сільські житлові будинки, графік електричного навантаження, зелена енергетика, сонячна панель, накопичувач електричної енергії

Анотація

У роботі проведено аналіз змін у добовому графіку електричних навантажень лінії трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ потужністю 100 кВА в Харківській області, яка живить сільські житлові будинки взимку та влітку. Для згладжування піків навантаження й оптимізації енергоспоживання проведено розрахунок ефективності використання пристроїв накопичення енергії для визначення можливостей їх використання. Виконано аналіз добового споживання енергії по двадцяти приватних будинках, включно з розрахунком і оцінкою енергії, необхідної для забезпечення роботи побутових електроприладів протягом 24 годин. На основі отриманих даних побудовані графіки добового навантаження, що відображають зміни в споживанні енергії протягом доби. Запропоновано метод збалансування графіків навантажень за допомогою сонячної панелі та накопичувача енергії. Цей метод дає змогу підвищити ефективність таких електричних мереж.

Посилання

1. Renewable Energy Statistics 2022. IRENA. 2022. URL: http://surl.li/pfuxg (дата звернення 23.02.2025).
2. Kabir E., Kumar P., Kumar S., Adelodun A., Kim Ki-Hyun. Solar energy: Potential and future prospect. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 82 (1). P. 894–900. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.09.094.
3. Галько С. В., Жарков В. Я., Жарков А. В. Технології та засоби перетворення відновлюваних джерел енергії для приватних домогосподарств : монографія. Мелітополь : Люкс. 2019. 215 с.
4. Halko S., Halko K. Research of electrical and physical characteristics of the solar panel on the basis of cogeneration photoelectric modules. Integración de las ciencias fundamentals y aplicadas en el paradigm de la sociedad post-industrial: Colección de documentos cientificos “ΛΌΓΟΣ” con actas de la Conferencia Internacional Cientifica y Prάctica, 24 de abril de 2020. Barcelona, España: Plataforma Europea de la Ciencia. 2020. Vol. 2. P. 39–44.
5. Оцінка збитків енергетичного сектору України – VI (станом на січня 2025 року). URL: https://cutt.us/clzZG (дата звернення 28.01.2025).
6. Про затвердження нормативно-правових актів, що регулюють діяльність гарантованого покупця та придбання електричної енергії за «зеленим» тарифом та за аукціонною ціною. Документ v0641874-19, чинний, чинна редакція – редакція від 28.04.2023, підстава – v0758874-23. URL: https://cutt.us/Hh6XX (дата звернення 28.01.2025).
7. Komada P., Trunova I., Miroshnyk O., Savchenko O., Shchur T. The incentive scheme for maintaining or improving power supply quality. Przeglad Elektrotechniczny. 2019. Vol. 95 (5). P. 79–82. https://doi. org/10.15199/48.2019.05.20.
8. Chub A., Vinnikov D., Stepenko S., Liivik E., Blaabjerg F. Photovoltaic Energy Yield Improvement in Two- Stage Solar Microinverters. Energies. 2019. Vol. 12. P. 3774. https://doi.org/10.3390/en12193774.
9. Lezhniuk P., Komar V., Belik M., Rubanenko O., Smaglo I. Analysis of technical conditions influencing the operation of PV power stations cooperating with controlled power grids. 2022 IEEE 4th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), Kremenchuk, Ukraine. 2022. 1–6, https://doi.org/10.1109/ MEES58014.2022.10005686.
10. Галько С.В. Експериментальне дослідження і визначення параметрів когенераційного фотоелектрич- ного модуля для гібридних сонячних електростанцій. Традиційні та інноваційні підходи до наукових дослі- джень: матеріали Міжнар. наук. конф., 10 квіт. 2020 р. Луцьк: МЦНД. 2020. Т. 1. C. 83–90. https://doi. org/10.36074/10.04.2020.v1.10.
11. Ciriminna R., Meneguzzo F., Pecoraino M., Pagliaro M. Rethinking solar energy education on the dawn of the solar economy. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 63. P. 13–18. https://doi.org/10.1016/j. rser.2016.05.008.
12. Миколюк О., Желавська І., Ляховець В. Формування ключових векторів забезпечення енергетич- ної безпеки крізь призму інноваційного розвитку альтернативних джерел енергії. Вісник Хмельницького національного університету. Економічні науки. 2018. Вип. 3 (1). С. 199–204. http://elar.khnu.km.ua/jspui/ handle/123456789/6698.
13. Barath J.N., Soundarrajan A., Stepenko S., Husev O., Vinnikov D., Nguyen M.-K. Topological Review of Quasi-Switched Boost Inverters. Electronics. 2021. Vol. 10. P. 1485. https://doi.org/10.3390/electronics10121485.
14. Shevchenko S. Finding Software Ways to Reduce the Error for the Solar Power Plant Simulation Model. Proceedings – 16th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering, TCSET. 2022. P. 277–280. https://doi.org/10.1109/TCSET55632.2022.9766844.
15. Галько С. В. Використання когенераційних фотоелектричних модулів для зарядки акумуляторів елек- тромобілів. Праці ТДАТУ. Технічні науки. Мелітополь : ТДАТУ. 2019. Вип. 19. Т. 3. C. 130–141. https://doi. org/10.31388/2078-0877-19-3-130-141.
16. 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. Vol. 16 (6). P. 2638. https://doi.org/10.3390/ en16062638.
17. Mahto T., Mukherjee V., Energy storage systems for mitigating the variability of isolated hybrid power system. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 51. P. 1564–1577. https://doi.org/10.1016/j. rser.2015.07.012.
18. Gundebommu S.L., Rubanenko O., Cosovic M. Determination of Normative Value Power Losses in Distribution power grids with Renewable Energy Sources using Criterion Method. 2020 19th International Symposium INFOTEH-JAHORINA (INFOTEH). East Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. 2020. P. 1–6. https://doi. org/10.1109/10.1109/INFOTEH48170.2020.9066302.
19. Savchenko O., Miroshnyk O., Moroz O., Trunova I., Sereda A., Dudnikov S., Kozlovskyi O., Buinyi R., Halko S. Improving the Efficiency of Solar Power Plants Based on Forecasting the Intensity of Solar Radiation Using Artificial Neural Networks. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2021. P. 137–140, https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570009.
20. 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. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/ KhPIWeek57572.2022.9916397.
21. Belik M., Rubanenko O. PV system for emergency power supply of cattle-farm in war conditions. 2023 IEEE 64th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia. 2023. P. 1–7. https://doi.org/10.1109/10.1109/RTUCON60080.2023.10412928.
22. Belik M., Rubanenko O., Rubanenko O. Optimization of PV-system design for household. 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine. 2023. P. 1–6 https://doi.org/10.1109/ KhPIWeek61412.2023.10312893.
23. Molderink A., Bakker V., Bosman M.G.C., Hurink J.L., Smit G.J.M. Management and Control of Domestic Smart Grid Technology. In IEEE Transactions on Smart Grid, Sept. 2010. Vol. 1 (2). P. 109–119. https://doi. org/10.1109/TSG.2010.2055904.
24. Alrefo I.F., Matsulevych O., Vershkov O., Halko S., Suprun O., Miroshnyk O. Designing the working surfaces of rotary planetary mechanisms. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023. Vol. 4. P. 82–88. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-4/082.
25. Sansaniwal S., Sharma V., Mathur J. Energy analyses of various typical solar energy applications: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 82 (1). P. 1576–1600. https://doi. org/10.1016/j.rser.2018.07.003.
26. Viacheslav B., Roman B., Andrij S., Volodymyr T. Integration of New Single-Phase-to-Ground Faults Detection Devices into Existing SmartGrid Systems. 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS), Kyiv, Ukraine. 2019. P. 84–87. https://doi.org/10.1109/ESS.2019.8764237.
27. Al Issa H.A., Khasawneh A., Sotnik O., Miroshnyk O., Sotnik O., Tymchuk S. Influence of the Value of the Power Factor of Electricity Consumers in the Residential Sector of the Village on the Technical and Economic Indicators of Low-Voltage Electrical Networks. 2021 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). 2021. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/MEES52427.2021.9598687.
28. Dwornicka R., Pietraszek J. The outline of the expert system for the design of experiment. Production Engineering. 2018. Vol. 20. P. 43–48. https://doi.org/10.30657/pea.2018.20.09.
29. Перевірочний розрахунок силового трансформатора : метод. вказівки до виконання розрахункових робіт з дисц. «Основи технічної експлуатації енергетичного обладнання систем електропостачання» для сту- дентів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти денної та заочн. форм навч., спец.: 141 Електроенерге- тика, електротехніка та електромеханіка / Державн. біотехнолог. ун.-т; упоряд.: В. Г. Пазій, І. М. Трунова. Харків : ДБТУ. 2022. 35 с.
30. Zamulko A., Chernetska Y. Benchmarking method for anallyzing the efficiency of the electricity distribution system operators. Power engineering: economics, technique, ecology. 2018. Vol. 3. P. 35–44. https://doi.org/10.205 35/1813-5420.3.2018.164264.
31. Al-Issa H.A., Qawaqzeh M., Kurashkin S., Halko S., Kvitka S., Vovk O., Miroshnyk O. Monitoring of power transformers using thermal model and permission time of overload. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). 2022. Vol. 12 (3). P. 2323–2334. https://doi.org/10.11591/ijece.v12i3.pp2323-2334.
32. Dwarakesh K., Jeyasekar C. Design and Implementation of Low-cost Remote Monitoring of Distribution Transformer with Consumer wise Energy recording, Load control & Power theft detection using Internet of Things. IJAREE, July 2018. Vol. 1 (1). P. 71–79.
33. Krasnozhon A.V., Buinyi R.O., Pentegov I.V. Calculation of active power losses in the grounding wire of overhead power lines. Technical Electrodynamics. 2016. Vol. 4. P. 23–25. https://doi.org/10.15407/ techned2016.04.023.
34. Kennedy O., Elizabeth A., Robert O., John S. Monitoring and Fault Detection System for Power Transmission Using GSM Technology. World Congress in Computer Science Computer Engineering & Applied Computing, July 2017. P. 93–97.
35. Matukhno V., Baidak Yu., Tomlein P. Thermal subsystem of voltage distribution transformer. Refrigeration Engineering and Technology. 2016. Vol. 52 (6). P. 58–64.
36. Методичні вказівки з обліку та аналізу в енергосистемах технічного стану розподільних мереж напругою 0,38–20 кВ з повітряними лініями електропередачі: СОУ-Н МПЕ 40.1.20.576:2005. Київ : ГРІФРЕ, 2005. 67 с.
37. Krynke M., Klimecka-Tatar D. The use of Computer Simulation Techniques in Production Management. Materials Research Proceedings. 2022. Vol. 24. P. 126–133. https://doi.org/10.21741/9781644902059-19.
38. 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. Vol. 35. Р. 2587–2595. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.03.005.