Проектирование гибридных систем децентрализованного электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии

Авторы

  • Виктор Васильевич Елистратов
  • Евгений Юрьевич Терехов

DOI:

https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-9-36-45

Ключевые слова:

децентрализованное электроснабжение, ветроэнергетическая установка, солнечная фотоэлектрическая установка, гибридный накопитель, имитационное моделирование, интеллектуальное управление

Аннотация

Статья посвящена разработке методики проектирования автономных энергокомплексов на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для электроснабжения изолированных и труднодоступных территорий России. Для зон децентрализованного электроснабжения актуальной задачей является замещение дизельных электростанций автономными энергокомплексами на базе ВИЭ с системами накопления энергии. С целью обеспечения эффективного и надежного функционирования таких энергокомплексов необходимо обоснование их оптимального состава и режимов работы, гарантирующих достижение целевых критериев. Для решения данной задачи предлагается многоуровневая методика проектирования автономных энергокомплексов на базе ВИЭ с гибридным накопителем, состоящая из этапов: сбор и подготовка массива исходных данных ресурсов ВИЭ и нагрузки; формирование матрицы конфигурации энергокомплекса с различным соотношением мощности энергоустановок на базе ВИЭ и выбор оптимальной конфигурации по критерию минимальной емкости долгосрочного (водородного) накопителя; разработка моделей элементов энергокомплекса и алгоритмов интеллектуального управления на базе методов машинного обучения; имитационное моделирование режимов работы энергокомплекса и оптимизация параметров краткосрочного и долгосрочного накопителей по результатам анализа режимов их работы. По разработанной методике проведены тестовые расчеты автономного энергокомплекса на базе ВИЭ для энергоизолированного поселения в Приморском крае.

Биографии авторов

Виктор Васильевич Елистратов

доктор техн. наук, профессор, профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства, директор Научно-образовательного центра «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия; elistratov@spbstu.ru

Евгений Юрьевич Терехов

аспирант, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия; terehov.eyu@edu.spbstu.ru

Библиографические ссылки

1. Объекты генерации в изолированных и труднодоступных территориях в России. Аналитический доклад [Электрон. ресурс], URL: https://ac.gov.ru/uploads/2-Publications/analitika/%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%B2_%D0%98%D0%A2%D0%A2.pdf (дата обращения 22.06.2026).

2. Оптимизация систем энергоснабжения удаленных и изолированных территорий за счет управления энергетической гибкостью [Электрон. ресурс], URL: https://energy-policy.ru/optimizacziya-sistem-energosnabzheniya-udalennyh-i-izolirovannyh-territorij-za-schet-upravleniya-energeticheskoj-gibkostyu/energetika/ 2023/01/25/ (дата обращения 22.06.2026).

3. Рынок возобновляемой энергетики России: текущий статус и перспективы развития [Электрон. ресурс], URL: https://rreda.ru/products/yearly-reviews/review-3786 (дата обращения 22.06.2026).

4. Renewable Capacity Highlights [Электрон. ресурс], URL: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2026/Mar/IRENA_DAT_RE_capacity_highlights_2026.pdf (дата обращения 22.06.2026).

5. IRENA. Renewable Capacity Statistics 2026. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency, 2026, 69 p.

6. Energy Storage Enters the 100-Gigawatt Era: Three Things to Know [Электрон. ресурс], URL: https://about.bnef.com/insights/clean-energy/energy-storage-enters-the-100-gigawatt-era-three-things-to-know/ (дата обращения 22.06.2026).

7. IRENA. Electricity Storage and Renewables: Costs and Markets to 2030. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency, 2017, 132 p.

8. NASA POWER | DAV [Электрон. ресурс], URL: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (дата обращения 23.06.2026).

9. Elistratov V.V., Terekhov E.Yu. Environmental and Economic Comparison of Hydrogen Production Technologies Under Low-Carbon Development Strategy. – International Journal of Hydrogen Energy, 2026, vol. 198, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.151519.

10. Santos L.H.S. et al. Joint Optimal Sizing and Operation of Unbalanced Three-Phase AC Microgrids Using HOMER Pro and Mixed-Integer Linear Programming. – Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 2024, vol. 35, pp. 346–360, DOI: 10.1007/s40313-023-01059-5.

11. Taabodi M.H. et al. Electrochemical Storage Systems for Renewable Energy Integration: A Comprehensive Review of Battery Technologies and Grid-Scale Applications. – Journal of Power Sources, 2025, vol. 641, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2025.236832.

12. Ademollo A. et al. Comparative Techno-Economic Assessment of Stationary Hydrogen Storage Technologies. – International Journal of Hydrogen Energy, 2026, vol. 199, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.152849.

13. Nkambule M.S., Hasan A.N., Shongwe T. A Review of Intelligent Control Strategies for Energy Management Systems in Microgrids. – Energy Conversion and Management: X, 2025, vol. 28, DOI: 10.1016/j.ecmx.2025.101323.

14. Терехов Е.Ю., Елистратов В.В. Сравнительный анализ систем моделирования и расчета параметров гибридных энергокомплексов. – Неделя науки ИСИ: Сб. материалов всеросс. конф., 2024, с. 120–122.

15. Норд Прим. Документация. [Электрон. ресурс], URL: http://www.nord-prim.ru/ (дата обращения 30.06.2026).

16. Портал перспективного развития энергетики [Электрон. ресурс], URL: https://ppr.so-ups.ru/ (дата обращения 23.06.2026).

17. Солнечный модуль HVL-445/HJT [Электрон. ресурс], URL: https://www.hevelsolar.com/catalog/solnechnye-moduli/hvl-445hjt/ (дата обращения 23.06.2026).

18. Aeolos Wind Turbine 50kW Specification [Электрон. ресурс], URL: https://www.windturbinestar.com/50kwh-aeolos-wind-turbine.html (дата обращения 23.06.2026).

19. Alharbi A.M., Ali Z.M., Diab A.A.Z. Comparative Techno-Economic Optimization of Microgrid Configurations Using Hybrid Battery-Hydrogen Storage: NEOM Case Study. – PLoS One, 2025, vol. 20 (9), DOI: 10.1371/journal.pone.0326050.

20. Janke S. et al. Green Hydrogen Energy Storage to Support Microgrid Arctic Communities on the Pathway to 100% Renewable Energy. – Renewable Energy, 2026, vol. 274, DOI: 10.1016/j.renene.2026.126131.

#

1. Obekty generatsii v izolirovannyh i trudnodostupnyh territo-riyah v Rossii. Analiticheskiy doklad (Generation Facilities in Isolated and Hard-to-Reach Territories in Russia. Analytical Report) [Electron. resource], URL: https://ac.gov.ru/uploads/2-Publications/analitika/%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%B2_%D0%98%D0%A2%D0%A2.pdf (Accessed on 22.06.2026).

2. Optimizatsiya sistem energosnabzheniya udalennyh i izoliro-vannyh territoriy za schet upravleniya energeticheskoy gibkost’yu (Optimization of Energy Supply Systems in Remote and Isolated Areas Through Energy Flexibility Management) [Electron. resource], URL: https://energy-policy.ru/optimizacziya-sistem-energosnabzheniya-udalennyh-i-izolirovannyh-territorij-za-schet-upravleniya-energeti-cheskoj-gibkostyu/energetika/2023/01/25/ (Accessed on 22.06.2026).

3. Rynok vozobnovlyaemoy energetiki Rossii: tekushchiy status i perspektivy razvitiya (The Russian Renewable Energy Market: Current Status and Development Prospects) [Electron. resource], URL: https://rreda.ru/products/yearly-reviews/review-3786 (Accessed on 22.06.2026).

4. Renewable Capacity Highlights [Electron. resource], URL: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2026/Mar/IRENA_DAT_RE_capacity_highlights_2026.pdf (Accessed on 22.06.2026).

5. IRENA. Renewable Capacity Statistics 2026. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency, 2026, 69 p.

6. Energy Storage Enters the 100-Gigawatt Era: Three Things to Know [Electron. resource], URL: https://about.bnef.com/insights/clean-energy/energy-storage-enters-the-100-gigawatt-era-three-things-to-know/ (Accessed on 22.06.2026).

7. IRENA. Electricity Storage and Renewables: Costs and Markets to 2030. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency, 2017, 132 p.

8. NASA POWER | DAV [Electron. resource], URL: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (Accessed on 23.06.2026).

9. Elistratov V.V., Terekhov E.Yu. Environmental and Economic Comparison of Hydrogen Production Technologies Under Low-Carbon Development Strategy. – International Journal of Hydrogen Energy, 2026, vol. 198, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.151519.

10. Santos L.H.S. et al. Joint Optimal Sizing and Operation of Unbalanced Three-Phase AC Microgrids Using HOMER Pro and Mixed-Integer Linear Programming. – Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 2024, vol. 35, pp. 346–360, DOI: 10.1007/s40313-023-01059-5.

11. Taabodi M.H. et al. Electrochemical Storage Systems for Renewable Energy Integration: A Comprehensive Review of Battery Technologies and Grid-Scale Applications. – Journal of Power Sources, 2025, vol. 641, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2025.236832.

12. Ademollo A. et al. Comparative Techno-Economic Assessment of Stationary Hydrogen Storage Technologies. – International Journal of Hydrogen Energy, 2026, vol. 199, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.152849.

13. Nkambule M.S., Hasan A.N., Shongwe T. A Review of Intelligent Control Strategies for Energy Management Systems in Microgrids. – Energy Conversion and Management: X, 2025, vol. 28, DOI: 10.1016/j.ecmx.2025.101323.

14. Terekhov E.Yu., Elistratov V.V. Nedelya nauki ISI: Sb. materialov vseross. konf. – in Russ. (Science Week of the Civil Engineering Institute: Collection of Materials of the All-Russian Conf.), 2024, pp. 120–122.

15. Nord Prim. Dokumentatsiya. (Nord Prim. Documentation.) [Electron. resource], URL: http://www.nord-prim.ru/ (Accessed on 30.06.2026).

16. Portal perspektivnogo razvitiya energetiki (Energy Perspective Development Portal) [Electron. resource], URL: https://ppr.so-ups.ru/ (Accessed on 23.06.2026).

17. Solnechnyy modul’ HVL-445/HJT (The Solar Module HVL-445/HJT) [Electron. resource], URL: https://www.hevelsolar.com/catalog/solnechnye-moduli/hvl-445hjt/ (Accessed on 23.06.2026).

18. Aeolos Wind Turbine 50kW Specification [Electron. resource], URL: https://www.windturbinestar.com/50kwh-aeolos-wind-turbine.html (Accessed on 23.06.2026).

19. Alharbi A.M., Ali Z.M., Diab A.A.Z. Comparative Techno-Economic Optimization of Microgrid Configurations Using Hybrid Battery-Hydrogen Storage: NEOM Case Study. – PLoS One, 2025, vol. 20 (9), DOI: 10.1371/journal.pone.0326050.

20. Janke S. et al. Green Hydrogen Energy Storage to Support Microgrid Arctic Communities on the Pathway to 100% Renewable Energy. – Renewable Energy, 2026, vol. 274, DOI: 10.1016/j.renene.2026.126131

Загрузки

Опубликован

2026-09-13

Выпуск

№ 9 (2026): Выпуск № 9

Раздел

Статьи