Оптимальное проектирование гибридной системы возобновляемой энергии в режиме подключения к сети на примере исследования промышленного предприятия

В статье были рассмотрены возобновляемые источники энергии с высоким энергетическим потенциалом, которые в ближайшем будущем станут самым быстрорастущим источником электроэнергии. Источники генерации включают в себя солнечные, ветровые и биомассовые ресурсы, которые способствуют экономическому росту и уменьшают загрязнение. Оптимизация проекта возобновляемой и устойчивой энергетики является ключевым фактором в качестве надежной альтернативы обычным углеводородам, а также в качестве источника энергии. Она может сыграть значительную роль в будущем возобновляемой и устойчивой энергетики Ирака. В работе для создания небольшой модели, подключенной к сети, и для оценки потребления энергии в целях оптимизации использовались программные обеспечения Helioscope и HOMER Pro. Результаты показали внутреннюю норму доходности в 12 %, а также около 8,5 % рентабельности инвестиций, а доля компонента возобновляемой энергии составила почти 99,7 %. Предложенный метод оказался эффективным с точки зрения использования возобновляемой энергии. Исследование может быть применено в любой стране, особенно в соседствующих с Ираком странах.

1. International Renewable Energy Agency — IRENA. Draft Work Programme and Budget for 2011. 2011. Assembly document No. PC.5/DC.7. URL: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/About-IRENA/Preparatory-Commission/FifthPreparatory/PC5DC7Corr1Rev1.pdf (accessed: 03.04.2025).

2. Philibert C. Renewable energy for industry. Paris: International Energy Agency, 2017. URL: https://www.solarpaces.org/wp-content/uploads/Renewable_Energy_for_Industry.pdf (accessed: 03.04.2025).

3. Reşitoğlu İ. A., Altinişik K., Keskin A. The pollutant emissions from diesel-engine vehicles and exhaust aftertreatment systems. Clean Technologies and Environmental Policy. 2015. Vol. 17. P. 15–27. DOI: 10.1007/s10098-014-0793-9.

4. Energy technology transitions for industry. Strategies for the Next Industrial Revolution. International Energy Agency. Paris: IEA/OECD, 2009. 321 р.

5. Taibi E., Gielen D., Bazilian M. The potential for renewable energy in industrial applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012. Vol. 16 (1). P. 735–744.DOI: 10.1016/j.rser.2011.08.039.

6. Данилов Н. И., Щелоков Я. М. Основы энергосбережения / под ред. Н. И. Данилова. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2006. 564 с. ISBN 5-321-00657-1.

7. Getting wind and sun onto the grid: IEA points the way. International Energy Agency, 2017. URL: https://www.energycouncil.com.au/analysis/getting-wind-and-sun-onto-thegrid-iea-report/ (accessed: 03.04.2025).

8. Li K., Bian H., Liu C. [et al.]. Comparison of geothermal with solar and wind power generation systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 42. P. 1464–1474. DOI: 10.1016/j.rser.2014.10.049.

9. Schulz J., Scharmer V. M., Zaeh M. F. Energy selfsufficient manufacturing systems — integration of renewable and decentralized energy generation systems. Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 43. P. 40–47. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.02.105.

10. Beier J., Thiede S., Herrmann C. Energy flexibility of manufacturing systems for variable renewable energy supply integration: Real-time control method and simulation. Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 141. P. 648–661. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.09.040.

11. Ali S., Yan Q., Sajjad Hussain M. [et al.]. Evaluating green technology strategies for the sustainable development of solar power projects: Evidence from Pakistan. Sustainability. 2021. Vol. 13 (23). 12997. DOI: 10.3390/su132312997.

12. Shezan S. A., Hasan K. N., Rahman A. [et al.]. Selection of appropriate dispatch strategies for effective planning and operation of a microgrid. Energies. 2021. Vol. 14 (21). 7217. DOI: 10.3390/en14217217.

13. Belatrache D., Saifi N., Harrouz A., Bentouba S. Modelling and numerical investigation of the thermal properties effect on the soil temperature in Adrar region. Algerian Journal of Renewable Energy and Sustainable Development. 2020. Vol. 2 (2). P. 165–174. DOI: 10.46657/ajresd.2020.2.9.

14. Abd Alrubaye R. Th., Al-Rubaye A. T.A.R., Al-Khuzaie M. M. Optimal design of hybrid renewable energy system off grid in Al-Diwaniyah, Iraq. IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 454 (1). 012103. DOI: 10.1088/1757899X/454/1/012103.

15. Ur Rashid M., Ullah I., Mehran M. [et al.]. Technoeconomic analysis of gridconnected hybrid renewable energy system for remote areas electrification using Homer pro. Journal of Electrical Engineering & Technology. 2022. Vol. 17 (2). P. 981–997. DOI: 10.1007/s42835-02100984-2.

16. Nguyen N. T., Matsuhashi R., Vo T.T.B. C. A design on sustainable hybrid energy systems by multi-objective optimization for aquaculture industry. Renewable Energy. 2021. Vol. 163 (1). P. 1878–1894. DOI: 10.1016/j.renene.2020.10.024.

17. Лебедева М. А., Идиятуллина Э. Ф., Чухлатый М. С., Набоков А. В. Целесообразность применения возобновляемых источников энергии на промышленных предприятиях // Инженерный вестник Дона. 2019. № 9. С. 1–9. EDN: VPIZWC.

18. Gao R., Wu F., Zou Q., Chen J. Optimal dispatching of wind-PV-mine pumped storage power station: A case study in Lingxin Coal Mine in Ningxia Province, China. Energy. 2022. Vol. 243. 123061. DOI: 10.1016/j.energy.2021.123061.

19. Menéndez J., Loredo J., Galdo M., Fernández- Oro J. M. Energy storage in underground coal mines in NW Spain: Assessment of an underground lower water reservoir and preliminary energy balance. Renewable Energy. 2019. Vol. 134. P. 1381–1391. DOI: 10.1016/j.renene.2018.09.042.

20. Strazzabosco A., Gruenhagen J. H., Cox S. A review of renewable energy practices in the Australian mining industry. Renewable Energy. 2022. Vol. 187. P. 135–143. DOI: 10.1016/j.renene.2022.01.021.

21. Ahmad Abu Yahya, Shawish A., Al-Jilani M., Eyad Feilat. HOMER-based optimal design of hybrid power systems for educational institution. International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering. 2020. Vol. 9 (05). P. 8811–8818. DOI: 10.30534/ijatcse/2020/274952020.

22. Baneshi M., Hadianfard F. Techno-economic feasibility of hybrid diesel/PV/wind/battery electricity generation systems for non-residential large electricity consumers under southern Iran climate conditions. Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 127. P. 233–244. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.09.008.

23. Santos L. H. S., Silva, J. A. A., López J. C. [et. al.]. Integrated optimal sizing and dispatch strategy for microgrids using HOMER Pro. IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference-Latin America (ISGT Latin America). 2021. P. 1–5. DOI: 10.1109/ISGTLatinAmerica52371.2021.

24. Litardo J., Palme,M., Hidalgo-León R. [et. al.]. Energy saving strategies and on-site power generation in a university building from a tropical climate. Applied Sciences. 2021. Vol. 11, no. 2. P. 542. DOI: 10.3390/app11020542.

25. Semenova T. Yu., Al-Dirawi A. S. Economic development of the iraqi gas sector in conjunction with the oil industry. Energies. 2022. Vol. 15 (7). 2306. P. 1–31.

26. Alkhalidi F. A. A. techno-economic investigation of methanol production plant using solar and wind energy in Iraq: dissertation. Karabuk University, 2023. 71 p.

27. Khalifa A. J. N. Evaluation of different hybrid power scenarios to Reverse Osmosis (RO) desalination units in isolated areas in Iraq. Energy for Sustainable Development. 2011. Vol. 15 (1). P. 49–54. DOI: 10.1016/j.esd.2011.01.004.

28. Arévalo P., Eras-Almeida A. A., Cano A. [et. al.]. Planning of electrical energy for the Galapagos Islands using different renewable energy technologies. Electric Power Systems Research. 2022. Vol. 203. DOI: 10.1016/j.epsr.2021.107660.

29. Umer F., Aslam M. S. Rabbani M. S. [et. al.]. Design and optimization of solar carport canopies for maximum power generation and efficiency at Bahawalpur. International Journal of Photoenergy. 2019. Vol. 36. P. 1–8. DOI: 10.1155/2019/6372503.

30. Mehta S., Basak P. A case study on PV assisted microgrid using HOMER pro for variation of solar irradiance affecting cost of energy. IEEE 9th Power India International Conference (PIICON). 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/PIICON49524.2020.9112894.

31. Ammari C., Belatrache D., Touhami B., Makhlou- fi S. Sizing, optimization, control and energy management of hybrid renewable energy system – A review. Energy and Built Environment. 2022. Vol. 3, no. 4. P. 399–411. DOI: 10.1016/j.enbenv.2021.04.002.

32. Sinha S., Chandel S. S. Review of software tools for hybrid renewable energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 32. P. 192–205. DOI: 10.1016/j.rser.2014.01.035.

33. HOMER Pro. HOMER Help Files. HOMER: Boulder, CO. URL: https://www.homerenergy.com/products/pro/docs/3.11/glossary.htm (accessed: 03.04.2025).