Link for citation: Lukutin B.V., Muravyev D.I. Optimization of operational control of autonomous photo-diesel power supply system with DC bus. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2022, vol. 333, no. 4, рр. 224-235. In Rus. The relevance. An increase in the contribution of renewable energy sources to the generation of the autonomous hybrid energy industry is important in order to reduce the environmental impact of diesel generator plants and decrease operating costs in the production of electrical energy in smart microgrids with distributed generation, including so-called «green» generation. This issue has the highest relevance for cell towers of mobile communication, rotational residential camps, meteorological stations and other remote consumers, the rated capacity of which is tens to hundreds of kW. Objective: the development of computer models for optimizing the management of the operational staff and modes of an autonomous photo-diesel power supply system with a DC bus, so as to make it possible to minimize the operating time of a diesel generator plant by increasing the contribution of the photovoltaic plant at optimal technical and economic indicators. The use of a DC bus for the electricity integration from distributed energy sources is considered promising in reducing the number of hours of inefficient operation of a diesel generator plant, which will make it possible to save diesel fuel and extend the life expectancy of the diesel generator. Novelty. This work expands the known options for modeling and optimizing the modes of a standalone hybrid DC power plant in terms of using an objective function with appropriate restrictions, adapting models of power equipment for the intended purposes of modeling, presenting the structure of a feasibility study based on commercially available characteristics of the elements of the power supply system. Methods. The study entails the development of computer models of the intelligent control architecture of a standalone hybrid power plant including a photovoltaic plant, a diesel generator plant, an electric energy storage system, a remote consumer, as well as auxiliary converter devices. Modeling of control processes is implemented in the Stateflow library, as well as by using the language syntax of the Matlab high-level package, the capabilities of which are acceptable for the intended purposes. Results. The analysis of the results shows that DC PV-diesel power supply systems can be cost-effective in all scenarios that include different types of batteries while for systems without power storage, DC distribution is often not cost-effective. The results will be of interest to specialists developing or operating standalone power supply systems and organizations planning to upgrade existing diesel power plants.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью расширения вариантов автономных систем электроснабжения, в частности, фотоэлектрических, в рамках постановления правительства, связанного с ратификацией Россией Парижского соглашения по климату от 23.09.19. Системы электроснабжения постоянного тока с участием возобновляемых энергоисточников для децентрализованных потребителей могут стать предпочтительной альтернативой переменному токуприусловиисоответствия большинству обязательств Парижского соглашения по климату, а также требованиямповышения энергетической безопасности. Цель: повышение качества электрической энергии в распределительных сетях 0,4 кВ, декарбонизация окружающей среды от углеводородных энергоносителей, повышение энергетической безопасности автономной системы электроснабжения путём увеличения вкладав энергетический баланс возобновляемого энергоресурса, а также снижение стоимости вырабатываемойэлектрической энергии путём перехода с переменного на постоянный ток. Методы. Ввиду сложности натурного исследования электроэнергетических систем с генерацией различной физической природы в качестве инструментов исследования были определенны: математическоемоделирование споследующей компьютерной реализацией в программныхкомплексах высокого уровня.Наиболее полно условиям моделирования отвечает MatLab, в частности, его приложение блочного моделированияSimulink и библиотека блоков SimPowerSystems. Результаты. Разработан программный инструмент, позволяющий осуществлять имитационное моделирование режимов работы фото-дизельных систем электроснабжения, включая генерацию с учётом текущего электропотребления и инсоляции с целью определения рациональных технико-экономических параметров гибридных генерирующих систем; выявлены критерии целесообразности и эффективности построения фото-дизельных электрических систем на постоянном токе для электроснабжения удаленных потребителей.