Оптимизация гибридной системы электроснабжения для круглосуточного медицинского центра: экономический анализ с использованием HOMER PRO

Статья посвящена исследованию оптимального использования гибридной энергосистемы, включающей солнечные и ветровые установки, дизельный генератор, а также геотермальный тепловой насос, для обеспечения электроснабжения и горячего водоснабжения медицинского центра, расположенного в г. Сальмия (Сирия). Указанный регион является отдалённым и испытывает острый дефицит электроэнергии.
Моделирование и оптимизация системы проводились с использованием программного обеспечения HOMER PRO. В расчетах учитывалась переменная суточная нагрузка в размере 60 кВт∙ч и пиковая мощность потребления 5,9 кВт. Солнечные и ветровые источники обеспечивают базовую нагрузку, в то время как дизельный генератор используется в периоды низкой генерации. Геотермальный тепловой насос обеспечивает горячее водоснабжение с высокой энергоэффективностью.
В исследовании был проведён анализ технико-экономической эффективности предложенного решения. Результаты показывают, что использование гибридной системы позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты и повысить надёжность энергоснабжения в удалённых регионах.

1. Kaabeche A., Ibtiouen R. Techno-economic optimization of hybrid photovoltaic/wind/diesel/battery generation in a standalone power system. Solar Energy. 2014;103:171–182. https://doi.org/10.1016/j.solener.2014.02.017.

2. Hafez O., Bhattacharya K. Optimal planning and design of a renewable energy based supply system for microgrids. Renewable Energy. 2012;45:7–15. https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.01.087.

3. López R. D., Aguado J. A. Power supply for rural health clinics in developing countries: A review of renewable energy solutions. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015;44:949–962. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.01.030.

4. Kusakana K. Optimal scheduling for distributed hybrid system with pumped hydro storage. Energy Conversion and Management. 2016;117:133–144. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.03.026.

5. Khalid M., Savkin A. V. A method for short-term wind power prediction with multiple observation points. Power Systems, IEEE Transactions. 2012;27(2):579–586. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2011.2170447.

6. Sharma R., Kumar A., Sahoo S. K. Design and optimization of a standalone hybrid renewable energy system for a healthcare facility in a remote area. Proc. Int. Conf. Innov. Energy Res. 2018. P. 6586–6591. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.134.

7. Al-Ghussain L., Darwish A., Abubaker A. M. [et al.]. An integrated photovoltaic/wind/biomass and hybrid energy system for energy generation in Syria. Renewable Energy. 2020;147:682–707. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.09.035.

8. Sinha S., Chandel S. S. Review of software tools for hybrid renewable energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014;32:192–205. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.01.035.

9. Ghribi D. A methodology for optimal sizing of autonomous hybrid PV/wind system. Energy Policy. 2007;35(11):5708–5718. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2007.06.020.

10. Baneshi M., Hadianfard F. Techno-economic feasibility of hybrid diesel/PV/wind/battery electricity generation systems for non-residential large electricity consumers under southern Iran climate conditions. Energy Conversion and Management. 2016;127:233–244. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.09.008.

11. Allouhi A., Benzakour Amine M., Reisch C. Multi-objective optimization of solar energy systems for electricity and hot water generation in collective residential buildings considering the powerto-heat concept. Applied Thermal Engineering. 2023;230(1):120658. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120658.

12. Nikhilesh J., Singh S. B. HOMER Pro based: A real time case study on optimization and simulation of hybrid energy system at NIT Kurukshetra and the effect on the environment. First IEEE International Conference on Measurement, Instrumentation, Control and Automation (ICMICA). 2020. P. 1–5. https://doi.org/10.1109/ICMICA48462.2020.9242814.

13. Григораш О. В., Оськин С. В., Денисенко Е. А., Харченко Д. П. Способы оптимизации структурно-схемных решений ветро-солнечных электростанций // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2023. Т. 23, № 3. С. 34–40. https://doi.org/10.14529/power230303. EDN: CBKTQQ.

14. Xin Z., Dong X., Xie X. Multi-energy hybrid power generation system based on constant power control. IEEE 8th International Conference on Advanced Power System Automation and Protection (APAP). China, 2019. P. 745–749. https://doi.org/10.1109/APAP47170.2019.9225178.

15. Шарипова Ш. М., Кенжаев И. У. Состояние и перспективы инвестирования в возобновляемые источники электроэнергии: опыт зарубежных стран // Вестник ТГУПБП. 2024. № 1 (98). С. 130–140. https://doi.org/10.24412/3005-8023-2024-1-130-140. EDN: ZWVWXM.