Метод оцінювання частки електроспоживання заданого споживача, яка забезпечується з відновлювальних джерел енергії

О. Б. Бурикін; Ю. В. Малогулко; А. Л. Полiщук

УДК 621.316

https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2022.3.2

О. Б. БУРИК1Н

АТ «Вшницяобленерго»

ORCID: 0000-0002-0067-3630 Ю. В. МАЛОГУЛКО

Вшницький нацюнальний техшчний ушверситет

ORCID: 0000-0002-6637-7391 А. Л. ПОЛ1ЩУК

АТ «Вiнницяобленерго» ORCID: 0000-0003-4652-9113

МЕТОД ОЩНЮВАННЯ ЧАСТКИ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ЗАДАНОГО СПОЖИВАЧА, ЯКА ЗАБЕЗПЕЧУСТЬСЯ З В1ДНОВЛЮВАЛЬНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГ11

Одним i3 iHcmpyMeHmie тдтвердження походження електроенерги, що продаешься на po3dpi6Homy ринку е, так зват, ГарантИ походження. Вони е основою для розрахунтв euKudie парникових газiв та звтування щодо euKudie вуглецю i е найбшьш затребуваним европейськими тдприемствами. Застосування Гарантт походження передбачае використання спе^ал1зованих систем та програмного забезпечення, яке дозволяе вести iх облж, випуск та скасування.

Вyсiх Свропейських крашах застосовуеться вiдокpемлення фгзичних пpоцесiв вiд комерцтних, тому врахуван-ня топологи меpежi та втрат електроенерги на ii передачу е безумовною перевагою наведеного до^дження.

Об'ектом до^дження е механизм тдтвердження гарантш походження, що спираеться на обтрунтоване визначення обсягiв покриття навантаження споживача енеpгiею з вiдновлювальних джерел.

Наявт рШення для маркування електроенерги на основi сеpтифiкатiв ГарантИ походження мають низку проблем. Вони часто не точно вiдобpажають викиди вуглецю, не забезпечують пpозоpостi та можливостi пеpевipки для ктцевих споживачiв осюльки не враховують фiзичнi процеси передавання електроенерги у систе-мi маркування. Зважаючи на важливiсть експорту електроенерги, наявнiсть функцюнуючого механизму Гарантш Походження набуде особливого значення пся прийняття закону Свропейського Союзу про «Зелений курс» та впровадження Мехатзму прикордонного вуглецевого регулювання.

Для виpiшення цiеi проблеми розроблено метод визначення частки навантаження кожного вузла електpичноi меpежi, що забезпечуеться певним джерелом електроенерги. Для врахування нелiнiйностi спiввiдношення мiж напругами у вузлах електричних мереж та потужностями Их генерування чи навантаження використовуються результати розрахунку усталених pежимiв. Метод може бути iнстpyментом тдтвердження обсягiв електроенерги у гаpантiях ii походження з урахуванням фiзuчнuх пpоцесiв електричних мереж.

Ключовi слова: гаранти походження, вiдновлювальнi джерела енерги, «зелений тариф», блокчейн.

О. B. BURYKIN

JSC «Vinnytsiaoblenergo»

ORCID: 0000-0002-0067-3630 Yu. V. MALOGULKO

Vinnytsia National Technical University

ORCID: 0000-0002-6637-7391 А. L. POLISHCHUK

JSC «Vinnytsiaoblenergo»

ORCID: 0000-0003-4652-9113

METHOD FOR ESTIMATING THE SHARE OF ELECTRICITY CONSUMPTION BY A GIVEN CONSUMER, WHICH IS PROVIDED FROM RENEWABLE ENERGY SOURCES

One of the tools for confirming the origin of electricity sold on the retail market is the so-called Guarantee of Origin. They are the basis for calculating greenhouse gas emissions and reporting on carbon emissions and are the most requested by European enterprises.

The use of guarantees of origin involves the use of specialized systems and software that allows for their registration, issuance and cancellation. Separation ofphysical processes from commercial processes is used in all European countries, therefore taking into account the topology of the network and losses of electricity for its transmission is an absolute advantage of the above study.

The object of the research is the mechanism of confirmation of guarantees of origin, which is based on a reasonable determination of the volume of coverage of the consumer's load with energy from renewable sources.

Existing solutions for electricity labeling based on Guarantees of Origin certificates have a number ofproblems. They often do not accurately reflect carbon emissions, do not provide transparency and verifiability for end consumers, as they do not take into account the physical processes of electricity transmission in the labeling system. Given the importance of electricity exports, the existence of a functioning mechanism of Guarantees of Origin will become especially important after the adoption of the European Union law on the "Green Deal" and the implementation of the Border Carbon Regulation Mechanism.

To solve this problem, a method of determining the share of the load of each node of the electrical network, which is provided by a certain source of electricity, has been developed. To take into account the non-linearity of the relationship between the voltages in the nodes of electric networks and their generation or load capacities, the results of the steady state calculation are used. The method can be a tool for confirming the amount of electricity in guarantees of its origin, taking into account the physical processes of electrical networks.

Key words: guarantees of origin, renewable energy, green tariff, blockchain.

Постановка проблеми

Змша ктмату е основною передумовою для впровадження сталих ршень з виробництва електроенергп на основ! ввдновлювальних джерел енерги (ВДЕ). Швидкий прогрес технологш робить ршення для виробництва та збер!гання енерги доступшшими для споживачiв та дае !м змогу стати вщповщальними учасниками енер-гетичного процесу. Реальний устх ршень у сферi енергетики з використанням невичерпних джерел залежить не стшьки вщ технолопчно! готовносп, яка вже значною мiрою юнуе, сшльки ввд усвщомлення споживачами доцiльностi використання саме ВДЕ. У европейських кранах проводяться акгивнi дослiдження стосовно пове-дiнки споживачiв пiд час прийняття рiшень щодо використання енергп з вщновлюваних джерел шляхом пор!в-няння економiчних, екологiчних та соцiальних переваг. Тому у низцi европейських кран впроваджуються нееко-номiчнi стимули, що вiдiграють важливу роль [1]. Cпоживачi готовi платити бiльше за позитивну соцiальну норму з використання еколопчних iнновацiй не зважаючи на меншу економiчну ефективнiсть рiшень.

Одним iз iнструментiв пiдтвердження походження енергп, що продаеться на роздрiбному ринку е, так зваш, Гаранти походження (ГП). ГП е дiевим iнструментом декарбошзацп економiки, основою для розрахунк1в виквдв парникових газiв у атмосферу для звиування про викиди вуглецю i е найбiльш затребуваним европейськими тд-приемствами. ГП також е шструментом пiдтримки ВДЕ на европейських торгових майданчиках. ВДЕ продають ГП трейдерам, або роздрiбним постачальникам. Ti своею чергою пропонують 1х далi защкавленим комерцiйним споживачам. Основний економiчний стимул полягае у зменшеному оподаткуваннi, осшльки вся електроенергiя у европейських крашах пвдлягае сплатi «вуглецевого» податку, за винятком електроенергп, вироблено! з ВДЕ.

Одшею з ключових стратегiчних цшей та важливою складовою енергетично! безпеки Укра!ни е iнтеграцiя li об'еднано! енергосистеми до ENTSO-E. Тому, дослщження у цьому напрямку стають актуальними i для нашо! держави. Зважаючи на важливють експорту електроенергп, наявшсть функцiонуючого механiзму Гарантiй Походження набуде особливого значення тсля прийняття закону Свропейського Союзу (£С) про «Зелений курс» та впровадження Мехашзму прикордонного вуглецевого регулювання у 2023 рощ [2].

Збшьшення частки ВДЕ у енергобалана крани в умовах ринку електроенергп з урахуванням сощальних норм, що спрямованi на впровадження еколопчних шновацш, актуалiзуе проблему забезпечення споживача енергiею з ввдновлювальних джерел. Фiзично реалiзувати процес адресного постачання електроенергп за умов паралельно1 роботи рiзнотипних електростанцп в системi не можливо. Однак для кожного споживача можливо обгрунтовано оцiнити частку електроспоживання, яка забезпечуеться з вiдновлювальних джерел. Така задача е динамiчною. Постшш змiни навантаження споживачiв та генерування ВДЕ, зокрема ввд метеорологiчних умов, призводять до змiн у структурi балансу електроенергп в енергосистемi. Змши структури дох1дно1 частини балансу електроенергп впливають на частку електроспоживання окремого споживача, яка покриваеться з ВДЕ. Крiм того впливають мюця !х приеднання до мереж, а також графши генерування та споживання.

Отже, розроблення методу розрахунку складових перетiкань електроенергп до певного споживача, що зумов-ленi генеруванням та споживанням у вузлах електрично1 мереж! (ЕМ) е актуальною задачею.

AH^i3 останшх досл1джень i публiкацiй

У Свропейських крашах використання ГП «зелено1» електроенергп спрямоване на досягнення цшей Паризько1 харти щодо регулювання заходв з! зменшення викида дюксиду вуглецю з 2020 р. укладену на замшу Кютському протоколу.

За оцшками експерпв для досягнення цшей Паризько1 хартп необхщними умовами е повна електрифжащя сектора опалення та транспорту [3], а також переход до використання «зеленого» водню для промислового виробництва технолопчного тепла [4]. Тобто, загальне споживання електроенергп зростатиме, що у майбутньому при-зведе до 100 % виробництва електроенергп з ВДЕ [5].

Осшльки покриття 100 % майбутнього використання електроенергп за допомогою в1дновлювано1 енергп е недосяжним принаймш протягом десяти рошв [6], актуальним е питання визначення частки «зелено1» енергп енергопостачанш. Це необхвдно як для виробник1в вщновлювано1 енерги, так i для промислових споживач!в, як! прагнуть скорочення викид!в CO2 [7]. Кр!м еколопчного аспекту, це пов'язано переважно з необхвдшстю звггаосп, що пвдлягае перев!рщ. Адже акцюнери вимагають розкриття об'ем!в CO2, що викидаеться в результат! д!яльносп тдприемств.

Застосування ГП передбачае використання спещал!зованих систем та програмного забезпечення, яке дозволяе вести !х облш, випуск та скасування. Для побудови таких систем дослщники пропонують р!зш модел! обм!ну шформащею, як мають сво1 переваги та недол!ки.

В po6O^ [8] нaвeдeнo peзyльтaти дocлiджeнь cпeцiaлiзoвaниx cиcтeм як1 дoзвoляють пpoвoдити oблiк ГП. Шка-зaиo, щo таю статеми poзpoблeнi як нaцioнaльнi eлeктpoннi peecтpи, в якиx ГП тopгyютьcя за кoжнy виpoблeнy MВт-гoдинy нeзaлeжнo ввд мicця та чacy ïx гeнepyвaиия. Toбтo, нe виpiшeним e питання вpaxyвaння мicця та чacy виpoбництвa eлeктpичнoï eнepгiï. Пpичинoю ^ora e вiдoкpeмлeния фiзичниx пpoцeciв ввд кoмepцiйниx. Вна^-дoк тaкoгo пiдxoдy кoмyнaльнi пiдпpиeмcтвa мoжyгь кyпyвaти ГП, щoб мapкyвaти нeвiднoвлювaнy eлeктpoeнepгiю та пpoдaвaти ïï як eкoлoгiчнy для cвoïx cпoживaчiв. Цю пpaктикy чаего кpитикyють як «зeлeнe вщмивання».

У [9] пpoвeдeнo aнaлiз фyнкцioнyвaния £вpoпeйcькиx peecтpiв гapaитiй пoxoджeния. Gвpoпeйcький дocвiд зacтocyвaния ГП пoкaзye, щo вoни мoжyть пoxoдити з дoвiльнoгo мюця та 6ути «cпoжитими» пpoтягoм oднoгo poкy. Peecтpи пoбyдoвaиi на пpипyщeнi, щo нeмoжливo вiдcтeжити пepeтiкaиия e^priL Taкe poз'eднaния ГП з фiзичнoю peaльнicтю мoжe знизити дoвipy cпoживaчiв [9], щo пpизвeдe дo бaйдyжocтi та знижeния гoтoвнocтi платити за тapифи на «зeлeнy» eнepгiю.

У [6] нaвeдeнo peзyльтaти дocлiджeнь мoжливocтi зacтocyвaиия ГП для визнaчeния виквдв вyглeцю вадго-вiднo дo цжй Пapизькoï xapтiï 2022 p. Указам, щo низька диcкpeтнicть poзpaxyнкiв пepeшкoджae дентифша-цй' cпoживaния за швний пpoмiжoк чacy. Цe e ^ичигою cпoтвopeния кapтини пoтoчнoгo пocтaчaння «зeлeнoï'» eнepгiï та змeншeния тoчнocтi визнaчeння викидiв вyглeцю. Oтжe, нe дocягaeтьcя мeтa cтимyлювaти нeoбxiднi iнвecтицiï. Вapiaнтoм пoдoлaния вiдпoвiдниx тpyднoщiв мoжe бути пiдвищeння диcкpeтнocтi poзpaxyнкiв та вpa-xyвaння втpaт eлeктpoeнepгiï на ïï пepeдaвaння.

Oдним з пiдxoдiв пoдoлaння вiдпoвiдниx тpyднoщiв oблiкy ГП poзглядaeтьcя тexнoлoгiя блoкчeйн y piзниx мoдифiкaцiяx [10]. Ocнoвними пoияттями якими o^pye блoкчeйн e xeш-дepeвo (дepeвo Mep^a) та xeш-кopiнь. Вaлiднicть та тepмiн пpидaтнocтi кoжнoгo cepтифiкaтa ГП лeгкo пepeвipити знаючи xeш-кopiнь дepeвa Mep^a бeз poзгoлoшeния iншиx влacтивocтeй cepтифiкaтa ГП. Taким чинoм, aвтopи зaпpoпoнyвaли cyмicнy, мacштaбoвaнy CTOTe^, яка зaпoбiгae шaxpaйcтвy aбo нeпpaвильнoмy oблiкy, збepiгaючи нeoбxiднy кoнфiдeнцiйнicть iнфopмaцiï' для вcix yчacникiв. Taкa cтpyктypa cтвopюe iнcтpyмeнт для пepeвipки пoxoджeния, дoзвoляe уникнути дублю-вання cepтифiкaтiв.

Oднaк ж виpiшeним зaлишилocь питання вpaxyвaння мюця та чacy виpoбництвa eлeктpичнoï e^pni!, тoбтo викopиcтoвyeтьcя вiдoкpeмлeння фiзичниx üpo^ciE вiд кoмepцiйниx.

Слад зазначити, щo нopмaтивними дoкyмeнтaми peглaмeнтyючими пiдxoди дo випycкy ГП Gвpoпeйcькoгo coюзy вpaxyвaння фiзичниx пpoцeciв y eлeктpичниx мepeжax e нe oбoв'язкoвим. Toiwy, б№шють пpoaнaлiзoвaниx пiдxoдiв викopиcтoвyють cпpoщeния, яге пepeдбaчae викopиcтaння пpoцecy видaчi ГП c^e як кoмepцiйнoгo ^o-^cy, нe пoв'язaнoгo з пepeтiкaниями пoтyжнocтi та втpaтaми eлeктpoeнepгiï' [9].

Bce цe дoзвoляe cтвepджyвaти, щo дoцiльним e пpoвeдeния дocлiджeния, пpиcвячeнoгo вpaxyвaнню тoпoлoгiï' мepeжi та мicця виpoбництвa eлeктpoeнepгiï y cиcтeмi мapкyвaння ГП. Для ^oro пpoпoнyeтьcя вдocкoнaлити пpoпoнoвaнy y [10] мoдeль вpaxyвaниям фiзичниx пpoцeciв шляxoм зacтocyвaния мeтoдy poзpaxyнкy oкpeмиx cклaдoвиx пepeтiкaнь eлeктpoeнepгiï ВДЕ дo oкpeмoгo aбoнeнтa cиcтeми poзпoдiлy.

Формулювaння мети доcлiдження Meтoю дocлiджeння e виявлeния нoвиx та вдocкoнaлeння вiдoмиx paнiшe мexaнiзмiв oцiнювaння oбcягiв eœp-гiï' з вiднoвлювaльниx джepeл y cпoживaннi oкpeмoгo cпoживaчa. ïx зacтocyвaння на eтaпi iдeнтифiкaцiï' roxo-джeння eлeктpoeнepгiï, зaбeзпeчить вpaxyвaния фiзичниx пpoцeciв y eлeктpичнiй мepeжi та cпpиятимe тдви-щeнню дoвipи cпoживaчiв дo cepтифiкaтiв ГП.

Для дocягнeння мeти були пocтaвлeнi тaкi задач^ як aнaлiз зacoбiв та cпocoбiв opгaнiзaцiï poбoти нацюналь-ниx eлeктpoнниx peecтpiв ГП та poзpoбкa мeтoдy oцiнювaння чacтки eлeктpocпoживaния зaдaнoгo cпoживaчa, яка зaбeзпeчyeтьcя з вiднoвлювaльниx джepeл eнepгiï.

Виклaдення оcновного мaтерiaлу доcлiдження Oб'eктoм дocлiджeния e мexaнiзм пiдтвepджeння гapaнтiй пoxoджeния eлeктpoeнepгiï, щo cпиpaeтьcя на oбгpyнтoвaнe визнaчeния oбcягiв пoкpиття нaвaнтaжeния cпoживaчa eнepгieю з вiднoвлювaльниx джepeл. Задача iдeнтифiкaцiï' пoтoкiв eлeктpoeнepгiï' нaлeжить дo задач нeлiнiйнoгo пpoгpaмyвaння. Пoтoки eлeктpoeнepгiï' y oкpeмиx лiнiяx eлeктpoпepeдaчi вiд гeнepyвaння ВДЕ e нeлiнiйними. Цe ycклaднюe задачу виoкpeмлeння o^e-миx cклaдoвиx iз cyкyпнoгo пoтoкy. Tyт нeoбxiднo вpaxoвyвaти стади нaпpyги y мepeжi та втpaти eлeктpoeнepгiï, щo викликaнi ïï тpaнcпopтyвaнням. Poзв'язaния тaкиx задач пoв'язaнe з низюю aлгopитмiчниx та iнфopмaцiйниx пpoблeм. Для ïx ycyнeння, пiд чac фopмaлiзaцiï' пocтaнoвки зaдaчi, бyлo викopиcтaнo низку пpипyщeнь. Зoкpeмa, пpийиятo, щo oблaднaния eлeктpичнoï мepeжi мoжнa eквiвaлeнтyвaти eлeмeнтaми з зocepeджeними пapaмeтpaми. Спади натуги в eлeмeнтax EM визнaчaeтьcя cyкyпним пoтoкoм eлeктpoeнepгiï в заданий мoмeнт чacy, а нe дого cклaдoвими. Втpaти eлeктpoeнepгiï в eлeмeнтax EM вiд oкpeмиx тpaнcaкцiй пpиймaютьcя пpoпopцiйними cпaдaм нaпpyги та cтpyмaм, щo зyмoвлeнi цими тpaнcaкцiями. Для poзв'язaння пocтaвлeниx задач викopиcтaнi узагаль-нювaльнi мeтoди мoдeлювaния, мeтoди лтштаго та нeлiнiйнoгo пpoгpaмyвaния. Уcтaлeнi peжими мoдeлюютьcя на бaзi мeтoдy вyзлoвиx нaпpyг.

Peзyльтaти дocлiджeнь з визнaчeння oбcягy гapaнтoвaнoгo пoкpиття нaвaнтaжeния cпoживaчa eнepгieю з ввд-нoвлювaльниx джepeл живлeння

Зacоби Ta cпоcоби ()|)iaiii3aiiiï роботи нaцiонaльниx електронних peecTpiB гaрaнтiй походження ГП e гeтepoгeнними ^o^ot^^ щo вiдpiзняютьcя за вказаними xapaктepиcтикaми cтaнцiй. Цe пpизвoдить дo yтвopeння кiлькox cyбpинкiв з piзними piвнями цiн i pинкoвoю лiквiднicтю. Скacyвaння Гapaнтiй пoxoджeния в oбcязi cпoживaння eлeктpoeнepгiï' фiзичнoю ocoбoю чи пiдпpиeмcтвaм, дae змoгy пiдтвepджyвaти факт cпoжи-

вання ними енергп з ВДЕ. Як товарний сертифжат вш також може надавати виробникам додаткову винагороду. Приклад оргашзаци даних у нацюнальному реестр! ГП показано на рис. 1. Ця технолопя забезпечуе високий сту-шнь прозоросп за своею конструкщею та мае можливють об'еднати ва сторони на единш нейтральнш платформ!.

(Де-)Реестращя споживач1в/виробник1в 36ip даних споживання та генерування

Оновлення розрахункових записш у деpевi Меркла ]

Виробник A

10 кВт*год

Виробник B

20 кВт*год

| 9a78 | | 85a7 |

1 1

Споживач C Споживач D

12 кВт*год 5 кВт*год

I

Накладання пiдпису ZKPs достовipностi змш дерева Меркла (Оновлення балансу вщповщно до вимipювань, маркування використаних гарантш, генерування > споживання)

Рис. 1. Оргашзащя даних у peeerpi Гаранты походження

Наведене на рис. 1 дерево Меркла - це особлива структура даних, яка мютить тдсумкову шформацш про дея-кий бшьший обсяг даних та використовуеться для перев!рки 1'х цшсносп. Перев!рка цшсност даних виконуеться оператором ГП в!дпов!дно до структурнох схеми, що показано на рис. 2. Така структура дозволяе маркувати кожну одиницю електроенергii з ВДЕ за технолопею блокчейн та торгувати цими сертифтатами окремо в!д ф!зично! енергii. Також у якосл модифiкацii системи запропоновано застосування перев!рки достов!рносп хеш-дерева за допомогою методу доведення з нульовим розголошенням ZKP п!дпис (zero-knowledge proof).

Надсилання шдписаних даних про генерування

Надсилання шдписаних даних про споживання

Отримання кореня Меркла для перевiрки квитанцп

Надсилання перевiрочноl квитанцп локального облшу перевiрки Меркла

I Надсилання новленого кореня Меркла та шдпису zkp

Sm art Contract

nepeBipH^ ZKP Оновлення дерева Меркла якщо ZKP правильний

Надсилання перевiрочноl квитанцп локального облiку перевiрки Меркла

Отримання кореня Меркла для перевiрки квитанцп

^ Перевiрка ^рахунюв

Рис. 2. Узагальнена структура системи маркування Гаранты походження

У пропонованш структурi оргашзацп даних у системи маркування Гарантп походження [10] не передбачено врахування топологи мереж1 та мюця виробництва електроенерги. Тому, актуальним е вдосконалення вказано! структури доповненням вiдповiдним математичним апаратом оцiнювання частки електроспоживання заданого споживача, яка забезпечуеться з вiдновлювальних джерел енергп.

Метод ощнювання частки електроспоживання заданого споживача, яка забезпечуеться з вщновлювальних джерел енергп

Для структурування втрат потужносп в ЕМ за окремими трансакщями електроенерги з врахуванням нель ншносп, у [11] запропоновано використовувати матрицю коефiцiентiв розподiлу втрат потужностi у виглядi (1):

Т = (V, Ми )С ,V(1)

де II, - транспонований вектор напруг у вузлах включаючи i базисний; М^,- - г-ий вектор-стовпець матрицi шци-денцiй; С,. - г-й вектор-рядок матриц розподiлу струмiв у вузлах 5 по вггках схеми електрично1 мереж! з ВДЕ; ид' - дiагональна обернена матриця напруг у вах вузлах включаючи i базисний;

Вектор-рядок Т. складаеться з коефiцiентiв, як! показують, яку частку сумарних втрат потужносп ьо1 вики зумовлюе пропкання по нш потужносп навантаження (генерування) кожного вузла.

У вираз! (1) перша матриця з'еднань М^, складена для вах вузл!в схеми, враховуючи базисний, може бути подана у вигляд! суми двох матриць:

М,= М-, (2)

де М^ - матриця, що мютить фрагмент матриц! з'еднань, елементами яко1 е нул! та одинищ з знаком "+"; М" - та ж матриця, але и елементами е нул! та одинищ з знаком "-".

Для визначення складових переткань потужносп в ьш лши за параметрами и к1нця вираз (2) можна подати у виглядг

м/ = 0 - М-. (3)

Вираз (3) мютить фрагмент матриц! з'еднань, елементами яко1 е нул! та одинищ з додаттм знаком, яка для кожно1 лши вдентифшуе вузол И к1нця. Для кожного вузла матриця дае змогу визначати лши, що зак1нчуються цим вузлом.

Втрати потужносп зпдно (1) визначаються як р!зниця м1ж потоком потужносп на початку та в шнщ кожно1 вики. Таким чином, шсля постановки у (1) М* зашсть отримано вираз для визначення коефщенпв розпо-д!лу перепкань потужносп у вптах схеми ЕМ, як1 зумовлеш генеруванням у вузлах приеднання ВДЕ:

А , = (V, Ми" )Свде (4)

де ивде - обернена д!агональна матриця напруг у вузлах приеднання ВДЕ; Свде,. - г-й вектор-рядок фрагменту матриц! коефщенпв розпод!лу струм!в по витах схеми ЕМ, який ввдповщае ьму вузлу приеднання ВДЕ:

Свде = г ¡'М ^СО"1, (5)

Мвдеь Увда - фрагменти транспоновано1 матриц! з'еднань та матриц! вузлових проввдностей схеми ЕМ, як! ввдповщають вузлам приеднання ВДЕ; гв - д!агональна матриця комплексних опор!в вггок схеми електрично1 мереж1.

Аналопчно до [2] для визначення перепкань в!д ВДЕ у впках схеми можна записати:

^ вДе = \diag (^ вде), (6)

де ёвде - вектор перепкань потужносп у витах схеми викликаних генеруванням у вузлах приеднання ВДЕ; ё вда - фрагмент вектору потужностей вузл1в ЕМ, що вщповщае вузлам приеднання ВДЕ.

Отриманий за виразом (6) вектор ё вда буде вмщувати лише перепкання у витах, як! зумовлеш генеруванням ВДЕ. Для визначення перепкань в!д шших центр!в живлення, зокрема електростанцш гарантованого генерування, у ьй вгтщ схеми ЕМ, по аналоги з [3] запропоновано використовувати вираз:

$ ^ = (и ,м )6 цк, (7)

де бцж1 - ьй вектор-рядок матриц! провщностей, який вщповвдае ый виц схеми ЕМ та визначаеться з матриц! кумулятивних провщностей:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13цж = гв-' (М- Мвде1(1^вде)-1 ¥цж), (8)

Мцжъ Уц^ - фрагмента транспоновано! матрицi з'еднань та матрицi вузлових провiдностей схеми електрично! мереж1, як1 вiдповiдають сукупносп вузлiв схеми ЕМ за виключенням вузлiв приеднання ВДЕ. Матриця D цж мае фiзичний змiст провщностей, що формують струми вiд центр!в живлення (зокрема, базисного вузла) до вузлiв споживання.

З врахуванням (6) i (7) можна записати вирази для визначення обсягiв гарантованого покриття навантаження споживача енергiею з вiдновлювальних джерел та ввд iнших центрiв живлення [12]:

SbT = M,S - S - = M,S ^ (9)

Матриця SSмае розмiрнiсть за к1льк1стю вузлiв приеднання ВДЕ та загальною кiлькiстю вузлiв схеми. Вона вмiщуе обсяги гарантованого покриття навантаження окремих споживачiв енерпею з визначених ВДЕ. Врахову-ючи зв'язок мiж (6) та (9) матрична сума часткових обсягiв S = S ^ + S ö!?T завжди буде дорiвнювати сумарним розрахунковим потужностям навантаження (генерування) у вузлах ЕМ S.

Структура оргашзацп даних у реестрi гарантш походження базуеться на блоках, яш вже продуктивно вико-ристовуються в децентралiзованих фiнансах, наприклад, у формi ZKP. Аналiз джерел для порiвняння отриманих результатiв з досягненнями шших науковцiв у вказанiй проблематицi показав [12], що у вах £вропейських кра!-нах застосовуеться ввдокремлення фiзичних процесiв вiд комерцiйних, тому врахування топологп мережi та втрат електроенергй на l! передачу е безумовною перевагою наведеного дослщження.

Бiльшiсть £вропейських експертiв погоджуеться, що найкращим подходом до урахування втрат електроенергй е вимога до ввдповщального ОСП (та/або ОСР) компенсацп втрат в мереж! шляхом скасування належно! кiлькостi ГП, та видалення !х з ринку.

Доповнення запропоновано! у [10] структури оргашзацп даних реестру гарантiй походження обгрунтованим з точки зору електротехшки алгоритмом випуску ГП дозволить обмежити обсяги !х кушвт окремими споживачами. Споживач, що приеднаний до електромережi з надлишком ВДЕ не буде мати обмежень у придбанш ГП, якщо графiк його електроспоживання частково або повшстю ввдповвдае графiку роботи електростанцш з ВДЕ. За шших умов на придбання ГП накладаються об'ективнi обмеження. Адже вироблена з ВДЕ електроенерпя споживаеться в момент и вироблення визначеним колом споживачiв з ввдповвдним зниженням викид!в вуглецю. Такий тдхвд е шструмен-том шдтвердження гарантiй походження енергй, що продаеться на роздр!бному ринку. Це унеможливлюе подвшний облш зелено! енергй, створюе прозор! умови для видачi сертифiкатiв та досить точно ввдображае викиди вуглецю.

Використання пропонованого методу потребуе додаткових обчислень, що може дещо уповшьнити процес видачi ГП. Для зменшення шлькосп розрахунк1в доцшьно використовувати певнi спрощення шляхом засто-сування типових режимiв роботи електрично! мереж! та переходу ввд методу чисельного штегрування до методу середшх навантажень.

На пiдставi дослвджень було запропоновано метод та алгоритм визначення частки перепкань потужносп до певного вузла навантаження вщ сукупносп ввдновлюваних джерел енергй, що мае певш переваги. Загальш обсяги ГП як! може закупити споживач запропоновано визначати з урахуванням параметр!в режиму та ф!зичних процеав у електричних мережах. Це дае можливють врахувати втрати електрично! енергй на и передачу та бшьш точно враховувати викиди вуглецю.

Недолшами застосування пропонованого мехашзму е необхвдшсть забезпечення високо! пропускно! здатносп облшу електроенергй, наближену до реального часу. Кожному окремому споживачев! потр!бна буде транзакщя кожш 15 хвилин. Це також створюе додатков! вимоги до обчислювано! техшки та оргашзацп даних у систем! ГП Кр!м того, необхвдно враховувати питання обробки помилок, наприклад, у раз! затримки передач! показник1в тчильниив.

Розвиток даного дослвдження полягае у формуванш стшких залежностей м!ж параметрами режиму та обся-гами розподшу ГП для характерних режим!в. Це дозволить зменшити обчислювальне навантаження та спростити процес визначення можливих обсяпв ГП для кожного споживача.

Висновки

1снуюч подходи до оргашзацп роботи нацюнальних електронних реестр1в ГП не передбачають врахування топологи мереж! та мкця виробництва електроенергй. Реестри оргатзоваш на принципах ввдокремлення ф!зичних процес1в ввд комерцшних. Тому, актуальним е доповнення юнуючо! структури оргатзаци ГП врахуванням ф!зичних процес1в у системах передач! та розподшу електроенергй, що потребуе розроблення ввдповщного математичного апарату.

Розроблено метод визначення частки переткань потужносп до певного вузла навантаження вщ сукупносп вщнов-люваних джерел енергй, що приеднат до ЕМ. Для врахування нелшшносп стввщношення м1ж напругами у вузлах ЕМ та потужностями !х генерування чи навантаження використовуються результати розрахунку усталених режшшв. Для ощ-нювання обсяпв покриття навантаження заданого споживача з вщновлюваних джерел енергй використовуються результати структурування перетшань потужност1 до вузла його приеднання за джерелами походження. Пропонований метод може бути шструментом щдтвердження гарантш походження енергй, що продаеться на роздр!бному ринку.

Список використаноТ лггератури

1. Kotilainen, K., Valta, J., Makinen, S. J., & Jarventausta, P. (2017). Understanding consumers' renewable energy behaviour beyond "homo economicus": An exploratory survey in four European countries. 2017 14th International Conference on the European Energy Market (EEM). https://doi.org/10.1109/eem.2017.7981932

2. E3G, LEHNE, J., & SARTOR, O. (2020, September). Navigating The Politics Of Border Carbon Adjustments. https://www.e3g.org/wp-content/uploads/E3G-Briefing_Politics_Border_Carbon_Adjustment.pdf

3. Hansen, K., Breyer, C., & Lund, H. (2019). Status and perspectives on 100% renewable energy systems. Energy, 175, 471-480. https://doi.org/10.1016Zj.energy.2019.03.092.

4. Van Renssen, S. (2020). The hydrogen solution? Nature Climate Change, 10(9), 799-801. https://doi.org/10.1038/ s41558-020-0891-0.

5. V Kulyk, O. Burykin, M. Juliya and P. Viktor, "Optimization of Reactive Energy Flows in the Electric Grid Taking Into Account Allowable Voltage Fluctuations," 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kharkiv, 2018, pp. 265-270. doi:10.1109/IEPS.2018.8559542.

6. De Chalendar, J. A., & Benson, S. M. (2019). Why 100% Renewable Energy Is Not Enough. Joule, 3(6), 13891393. https://doi.org/10.1016/jjoule.2019.05.002 .

7. Comello, S., Reichelstein, J., & Reichelstein, S. (2021). Corporate Carbon Reduction Pledges: An Effective Tool to Mitigate Climate Change? SSRN Electronic Journal. https://doi.org/10.2139/ssrn.3875343 .

8. Will, C., Jochem, P., & Fichtner, W. (2017). Defining a day-ahead spot market for unbundled time-specific renewable energy certificates. 2017 14th International Conference on the European Energy Market (EEM). https://doi.org/10.1109/ EEM.2017.7981967

9. Hamburger, K. (2019). Is guarantee of origin really an effective energy policy tool in Europe? A critical approach. Society and Economy, 41(4), 487-507. https://doi.org/10.1556/204.2019.41.4.6.

10. Sedlmeir, J., Volter, F., & Struker, J. (2021). The next stage of green electricity labeling. ACM SIGEnergy Energy Informatics Review, 1(1), 20-31. https://doi.org/10.1145/3508467.3508470.

11. Abenov, A., Lezhnjuk, P. D., Kulik, V. V., Burykin, O. B., Malogulko, J. V., & Kacejko, P. (2018). Transmission loss allocation for a bilateral contract in deregulated electricity market. Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018. https://doi.org/10.1117/12.2501604.

12. Lezhniuk, P., Burykin, O., Kulyk, V., Malogulko, J., Polishchuk, A., & Sytnyk, A. (2022). Devising a method for estimating the share of electricity consumption by a given consumer, which is provided from renewable energy sources . Eastern-European Journal ofEnterprise Technologies, 5(8(119), 21-30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265749.

References

1. Kotilainen, K., Valta, J., Makinen, S. J., & Jarventausta, P. (2017). Understanding consumers' renewable energy behaviour beyond "homo economicus": An exploratory survey in four European countries. 2017 14th International Conference on the European Energy Market (EEM). https://doi.org/10.1109/eem.2017.7981932

2. E3G, LEHNE, J., & SARTOR, O. (2020, September). Navigating The Politics Of Border Carbon Adjustments. https://www.e3g.org/wp-content/uploads/E3G-Briefing_Politics_Border_Carbon_Adjustment.pdf

3. Hansen, K., Breyer, C., & Lund, H. (2019). Status and perspectives on 100% renewable energy systems. Energy, 175, 471-480. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.092.