Оптимізація роботи генерації гібридних систем з використанням ІоТ

Abstract

У сучасних умовах глобального енергетичного переходу, зумовленого необхідністю зниження викидів парникових газів, підвищенням енергоефективності та забезпеченням енергетичної безпеки, особливої актуальності набуває впровадження гібридних енергетичних систем (ГЕС). Ці системи поєднують у собі різні джерела енергії — як відновлювані (сонячна, вітрова, біоенергетика), так і традиційні (дизельні генератори, мережеве живлення) — з метою забезпечення стабільного, надійного та економічно доцільного енергопостачання. Особливої ваги набуває застосування ГЕС у критично важливих об’єктах, зокрема в умовах надзвичайних ситуацій, воєнного стану або нестабільного енергопостачання. У таких випадках ефективне керування енергетичними потоками, балансування навантаження та забезпечення автономності системи є ключовими завданнями. Саме тут на перший план виходять технології Інтернету речей (Internet of Things, IoT), які дозволяють здійснювати моніторинг, аналіз та оптимізацію роботи енергосистем у режимі реального часу. Інтеграція IoT у структуру ГЕС відкриває нові можливості для автоматизованого керування генерацією, накопиченням та споживанням енергії. Завдяки використанню сенсорів, контролерів, бездротових протоколів зв’язку та хмарних платформ, з’являється змога не лише підвищити ефективність роботи системи, а й забезпечити її адаптивність до змін зовнішніх умов та навантаження. Незважаючи на значну кількість досліджень у сфері відновлюваної енергетики та цифрових технологій, питання оптимізації роботи саме комбінованих енергетичних систем із використанням IoT залишається відкритим. Особливо актуальним є створення моделей, які враховують реальні умови експлуатації, обмеження апаратної частини, особливості алгоритмів керування та специфіку об’єкта енергоспоживання. Метою даної магістерської роботи є розробка та дослідження IoT-орієнтованої моделі оптимізації роботи комбінованої енергетичної системи, що включає відновлювані джерела енергії, акумуляторні накопичувачі та резервні генератори. Для досягнення цієї мети передбачено виконання таких завдань: – аналіз сучасних типів ГЕС та архітектур IoT у сфері енергетики; – побудова математичної та структурної моделі об’єкта дослідження; – розробка алгоритмів оптимального керування; – моделювання системи в середовищах MATLAB/Simulink та PVsyst; – оцінка ефективності впровадженого рішення за техніко-економічними та екологічними критеріями. Об’єктом дослідження є комбінована енергетична система з інтеграцією IoT-компонентів. Предметом дослідження є процеси оптимізації керування енергетичними потоками в умовах змінного навантаження та обмежених ресурсів. Наукова новизна роботи полягає у створенні адаптивної IoT-моделі оптимізації, яка враховує як технічні, так і інформаційні параметри системи, що дозволяє підвищити її ефективність, надійність та стійкість до зовнішніх впливів. Практичне значення роботи полягає у можливості впровадження розробленої моделі в реальні об’єкти, зокрема в автономні енергетичні комплекси, критичну інфраструктуру, а також у навчальний процес для підготовки фахівців з енергетики та автоматизації.