д-р техн. наук, д-р пед. наук, профессор, проректор
Doctor of Technical Sciences, Doctor of Pedagogical Sciences, Professor,Vice-Rector
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Chief Researcher, Laboratory of Digital and Intelligent Technologies for Development of Territories of the Russian Federation
д-р техн. наук, доцент, гл. науч. сотр. лаборатории цифровых иинтеллектуальных технологий для развития территорий Российской Федерации
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head, Laboratory ofDigital and Intelligent Technologies for Development of Territories of the Russian Federation
канд. техн. наук, доцент, начальник лабораториицифровых и интеллектуальных технологий для развития территорий Российской Федерации
The development of the Arctic and other hard-to-reach territories is a strategic objective of the Russian Federation, ensuring national security and socio-economic development of the country. Sustainable operation of facilities located in hard-to-reach territories directly depends on the reliability and efficiency of their energy infrastructure. The relevance of the study is due to the growing number of autonomous facilities (weather stations, mining bases, telecommunication towers) in hard-to-reach regions of the Russian Federation (Arctic, Far East, Siberia), where connection to the unified energy system is technically impossible or economically impractical. Power supply of such facilities is associated with extreme climatic conditions, logistical difficulties and high reliability requirements.
Aim. The purpose of the study is to develop a methodology for optimizing the composition of a hybrid energy system for autonomous facilities in hard-to-reach regions based on multi-criteria analysis, ensuring the minimization of energy costs under specified requirements for the reliability of power supply and environmental indicators.
Methods. Methods of system analysis and mathematical modeling are used for a comprehensive assessment of the efficiency of hybrid energy systems (complexes) combining renewable energy sources with traditional diesel generators and energy storage systems.
Results. The study developed a multi-criteria optimization model that allows determining the rational structure and parameters of hybrid energy systems according to the criteria of minimum life cycle cost, maximum reliability and minimum emissions. The conducted simulation modeling of the system operation under a random set of meteorological parameters and load confirmed the possibility of reducing diesel fuel consumption by 40-60% and CO2 emissions by 35-55% while maintaining a high level of energy supply reliability.
Conclusions. The results of the work can be used to design and modernize energy supply systems for autonomous facilities operating in the harsh conditions of the Russian Arctic.
Освоение арктических и других труднодоступных территорий является стратегической задачей Российской Федерации, обеспечивающей национальную безопасность и социально-экономическое развитие страны. Устойчивое функционирование объектов, расположенных на труднодоступных территориях, напрямую зависит от надежности и эффективности их энергетической инфраструктуры. Актуальность исследования обусловлена растущим числом автономных объектов (метеостанций, баз добычи полезных ископаемых, телекоммуникационных вышек) в труднодоступных регионах Российской Федерации (Арктика, Дальний Восток, Сибирь), где подключение к единой энергосистеме технически бывает невозможно или экономически нецелесообразно. Энергоснабжение таких объектов сопряжено с экстремальными климатическими условиями, логистическими сложностями и требованиями высокой надежности.
Цель исследования - разработка методики оптимизации состава гибридной энергетической системы для автономных объектов в труднодоступных регионах на основе многокритериального анализа, обеспечивающей минимизацию стоимости энергии при заданных требованиях к надежности электроснабжения и экологическим показателям.
Методы исследования. Методы системного анализа и математического моделирования использованы для комплексной оценки эффективности гибридных энергетических систем (комплексов), совмещающих возобновляемые источники энергии с традиционными дизель-генераторами и системами накопления энергии.
Результаты. В ходе исследования разработана многокритериальная оптимизационная модель, позволяющая определить рациональную структуру и параметры гибридных энергетических систем по критериям минимума стоимости жизненного цикла, максимума надежности и минимума выбросов. Проведенное имитационное моделирование работы системы в условиях случайного набора метеопараметров и нагрузки подтвердило возможность снижения расхода дизельного топлива на 40-60 % и выбросов CO2 на 35-55 % при сохранении высокого уровня надежности энергоснабжения.
Выводы. Результаты работы могут быть использованы для проектирования и модернизации систем энергоснабжения автономных объектов, эксплуатируемых в суровых условиях Российской Арктики.