Mathematical modeling of hybrid energy systems using queueing theory

封面

如何引用文章

全文:

详细

In the paper, a new mathematical approach for assessing the efficiency of hybrid energy system, using alternative energy sources (solar panels, wind turbines) based on queueing theory is proposed, which allows to consider into account the stochastic nature of natural processes. As a mathematical model of a hybrid energy system using an alternative (non-permanent) energy as one of the source of electricity, we propose a queueing system with two units of servers, one of which is non-permanent and limited. A three-dimensional Markov random process is studied. Using the initial moments method, formulas for stationary characteristics are derived. A numerical analysis of the system characteristics dependency on input parameters is performed. An example of assessment of the efficiency of using solar energy for personal needs based on statistical data is presented.

作者简介

Ekaterina Fedorova

National Research Tomsk State University

Email: ekat_fedorova@mail.ru
Tomsk

Yana Tyulenina

National Research Tomsk State University

Email: yanccch@yandex.ru
Tomsk

Natalia Meloshnikova

National Research Tomsk State University

Email: meloshnikovana@gmail.com
Tomsk

参考

  1. ВИШНЕВСКИЙ В.М., СЕМЕНОВА О.В., ШАРОВ С.Ю.Моделирование и анализ гибридного канала связи на базелазерной и радио технологий // Управление большими си-стемами. – 2011. – Вып. 35. – С. 237–249.
  2. ГРИГОРАШ О.В. КРИВОШЕЙ А.А., СМЫК В.В. Автоном-ные гибридные электростанции // Политематический се-тевой электронный научный журнал Кубанского государ-ственного аграрного университета. – 2016. – №124(10). –С. 1–12.
  3. ГОРДИЕВСКИЙ Е.М., МИРОШНИЧЕНКО А.А., КУЛГА-НАТОВ А.З. и др. Разработка имитационной моделимобильного энергокомплекса на базе ВИЭ в программеMatLab // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информаци-онные технологии, системы управления. – 2019. – №31. –С. 51–71.
  4. ИВАНОВА А.Ю. Альтернативные источники в энергети-ке: виды и принципы функционирования // Int. ScientificReview. – 2016. – С. 29–32.
  5. МАРЧЕНКО О.В. Математическая модель энергосисте-мы с возобновляемыми источниками энергии // ИзвестияРАН. Энергетика. – 2006. – №3. – С. 154—161.
  6. МИТРОФАНОВ С.В., ПЕРЕПЕЛКИН К.А. Математиче-ское моделирование гибридной ветро-солнечной станциидля электроснабжения собственных нужд // Вестник ЮУр-ГУ. Серия «Энергетика». – 2022. – №22(3). – С. 18–26.
  7. НАЗАРОВ А.А., ТЕРПУГОВ А.Ф. Теория массового обслу-живания. – Томск: НТЛ, 2004. – 228 c.
  8. НОВОКРЕЩЕНОВ О.В., ОТМАХОВ Г.С., ХУАДЕ М.Ю.Комбинированные системы электроснабжения на возоб-новляемых источниках энергии // Политематический се-тевой электронный научный журнал Кубанского государ-ственного аграрного университета. – 2017. – №132(08). –С. 1–12.
  9. РЕЗИНЬКОВ А.А., ЩЕКЛЕИН С.Е. Сравнительный ана-лиз эффективности гибридных (солнечно-дизельных) элек-тростанций для регионов России // Энерго- и ресурсосбе-режение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобнов-ляемые источники энергии. Атомная энергетика : сборникнаучных трудов. – Екатеринбург : Издательство Уральскогоуниверситета. – 2021. – С. 385–388.
  10. СИНЯКОВА И.А., МОИСЕЕВА С.П. Метод моментов дляисследования математической модели параллельного об-служивания кратных заявок потока Марковского восста-новления // Известия Томского политехнического универси-тета. – 2012. – №321(5). – С. 24–28.
  11. Enerdata [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://yearbook.enerdata.net/renewables/wind-solar-share-electricity-production.html.
  12. Global Solar Atlas [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://globalsolaratlas.info/map.
  13. HERBST A., TORO F., REITZE F., JOCHEM E. Introductionto Energy Systems Modelling // Swiss Journal of Economics andStatistics. – 2012. – Vol. 148(2). –P. 111–135.
  14. FERRETTI I., CAMPARADA M., ZAVANELLA L.E. QueuingTheory-Based Design Methods for the Definition of PowerRequirements in Manufacturing Systems // Energies. – 2022. –No. 15. – 7621.
  15. KING M., DACHENG LI., DOONER M. et al. MathematicalModelling of a System for Solar PV Efficiency ImprovementUsing Compressed Air for Panel Cleaning and Cooling //Energies. – 2021. – No. 14.
  16. KUMAR A., SOOD Y., RAM N.M. Hybrid Energy SystemSimulation and Modelling Incorporating Wind and SolarPower // IEEE Int. Students’ Conf. on Electrical, Electronicsand Computer Science (SCEECS-2024). – 2024.
  17. MOHAMMED I., ABUASHOUR M.W., THA’ER O.S. et al.Modelling, simulations and operational performance of a stand-alone hybrid wind/PV energy system supplying induction motorfor pumping applications // Int. Journal of Engineering SystemsModelling and Simulation (IJESMS). – 2018. – Vol.10, No. 1. –P. 12–25.
  18. PERVEEN G., RIZWAN M., GOEL N. Comparison ofintelligent modelling techniques for forecasting solar energyand its application in solar PV based energy system // IETEnergy Systems Integration. – 2019. – No. 11. – P. 34–51.
  19. TYAGI S., GOYAL N., KUMAR A. et al. Stochastichybrid energy system modelling with component failure andrepair // Int. Journal of System Assurance Engineering andManagement. – 2021. – Vol. 13. – P. 842–852.
  20. VARSHNEY S., SHEKHAR C. Optimal management strategiesof renewable energy systems with hyperexponential serviceprovisioning: an economic investigation // Frontiers. EnergyResearch. – 2023. – No. 11. – P. 1–22.
  21. WATERMEYER M., THOMAS M., GROTHE O. et al. Ahybrid model for day-ahead electricity price forecasting:Combining fundamental and stochastic modelling //Engineering, Economics. – 2023. – P. 1–38.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).