Оптимизация энергетических систем с помощью имитационного моделирования

Оптимизация энергетических систем

Потребление и экономия электроэнергии всегда были важными вопросами как для страны в целом, так и для каждого домохозяйства в отдельности. Сейчас эта проблема все чаще поднимается в мировой повестке дня.

В этой статье расскажем, как моделирование помогает анализировать эффективность использования возобновляемых источников энергии, децентрализованного управления энергопотреблением, а также изменения привычек потребления энергии у населения.

Актуальные проблемы: энергетический кризис и растущие счета за электричество

Страны Еврозоны столкнулись с серьезной проблемой — энергетическим кризисом, — который может оказать серьезное влияние на мировую экономику. Дефицит энергии и вытекающие из него экономические последствия могут также вызвать социальные проблемы.

Цены на газ и электроэнергию растут, поэтому европейские потребители вынуждены тратить существенную часть своего дохода на электричество. Рост счетов за электроэнергию ведет к кризису стоимости жизни.

Кроме того, на промышленных предприятиях увольняют рабочих и закрывают производственные линии из-за цен на газ и электричество. Высокая стоимость энергоносителей вынуждает предприятия сокращать потребление. Некоторые производства даже пришлось закрыть.

Таким образом, и простые люди, и предприниматели испытывают трудности с оплатой счетов за энергоресурсы.

Решения для выхода из энергетического кризиса

Пути выхода из энергетического кризиса могут быть разными. При этом наиболее удачными решениями могут стать переход на возобновляемые источники энергии и управление энергоэффективностью. По этой причине европейские правительства ускоряют переход на зеленую энергетику.

Европейские граждане уже начали сокращать энергопотребление. Еврокомиссия предложила снизить спрос в среднем на 10%-15%. Чтобы избежать дефицита энергоресурсов, в государственных учреждениях сокращается использование отопления и освещения, а также поощряется удаленная работа.

Возобновляемые источники энергии и управление энергетическими системами: имитационные модели

На недавней конференции AnyLogic 2022 Европейский институт энергетических исследований (EIFER) представил Виртуальный демонстратор. Это высокодетализированная агентная модель, которая отображает и связывает отдельные компоненты электростанции по выработке, хранению и спросу на тепло и электроэнергию.

EIFER продемонстрировал преимущества цифрового двойника, который представляет собой виртуальное воспроизведение реальной системы. Он сопровождает проект на протяжении всего жизненного цикла. Цифровой двойник также служит хранилищем данных для статической и динамической информации, например, для различных сценариев работы.

Имитационное моделирование помогло EIFER определить, как можно увеличить долю локальной вырабатываемой и используемой энергии за счет интеллектуального управления производством и потреблением электроэнергии и тепла.

Видеопрезентация: Цифровой двойник для районов с децентрализованным управлением энергопотреблением →


Другая компания, энергетическая лаборатория в составе группы RTSoft, занималась разработкой интеллектуальных сервисов и решений для распределенных энергетических ресурсов. С помощью моделирования лаборатория энергетики INTELAB показала эффективность платформы для управления микросетями. INTELAB использовала AnyLogic, так как это было удобнее и дешевле, чем создавать собственное ПО.

Лаборатория энергетики протестировала модуль краткосрочной оптимизации и показала преимущества алгоритма оптимизации. Целью этого алгоритма было минимизировать затраты на производство электроэнергии при соблюдении граничных значений.

Компания INTELAB сравнила два метода: алгоритм локального управления и модуль оптимизации на платформе. Результаты показали, что использование второго метода позволило сократить количество часов работы дизельных генераторов на 41% и снизить стоимость выработки электроэнергии на дизельной электростанции на 20%. Модель в AnyLogic подтвердила эффективность модуля оптимизации.

История успеха: Моделирование интеллектуальной системы управления распределенными энергоресурсами на базе цифровой платформы →


Энергопотребление и энергосбережение с помощью моделирования

Как мотивировать людей к энергосбережению — один из основных вопросов, который встает перед владельцами жилых зданий или управляющими компаниями. Для решения этой проблемы в AnyLogic была создана агентная модель.

Разработчики построили модель влияния и прогнозирования, показывающую изменение поведения. Модель прогнозирования помогла понять, как обучать людей экономить электроэнергию, чтобы выполнить программу энергосбережения.

История успеха: История успеха – Моделирование социального поведения в области энергосбережения →


Эксперимент с использованием AnyLogic в Университете Южной Дании показал, как стоимость электроэнергии может меняться при управлении спросом. Управление спросом — это изменение потребления электроэнергии в периоды высокой нагрузки, чтобы снизить спрос на энергию и обеспечить стабильную работу электросети.

Исследователи проанализировали результаты управления спросом на электроэнергию на основе данных датского мясоперерабатывающего предприятия. Имитационное моделирование в AnyLogic позволило сравнить разные сценарии: изменять параметры и смотреть, как реагирует воспроизведенная система.

История успеха: Управление спросом на рынке электроэнергии в странах Северной Европы →


Другой пример моделирования показал преимущества децентрализованных интеллектуальных электросетей и прямой покупки электроэнергии на местном уровне. Агентная модель показала эффективность и надежность этих изменений на примере голландского жилого комплекса.

Локальная покупка электроэнергии может уменьшить отклонения между предполагаемым и фактическим потреблением, которые происходят на рынках централизованной торговли электроэнергией.

Статья в блоге: Анализ интеллектуальных сетей и рынков электроэнергии с помощью моделирования →


Заключение

Мы рассмотрели несколько примеров использования возобновляемых источников энергии и управления энергоэффективностью. Эти подходы к энергопотреблению будут применяться все чаще, поскольку позволяют домохозяйствам и предприятиям экономить электричество и деньги.

Имитационные модели в AnyLogic помогли оптимизировать энергетические системы и найти решения для преодоления энергетического кризиса. Кроме того, эти инициативы открывают возможности для снижения воздействия энергетики на окружающий мир.


Если вам интересны темы смягчения последствий кризисов и нарушенных процессов, а также управления рисками с использованием моделирования, подпишитесь на нашу рассылку и следите за новостями.

Похожие материалы