Cooperation of energy sources in distributed generation

• Autorzy: Szabłowski Ł. , Milewski J. , Badyda K.

Warianty tytułu

PL

Współpraca źródeł energii w systemie rozproszonym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the current state of possible cooperation and control of energy sources working in the Distributed Generation system. The definition of distributed generation and classification of power sources working in such a system depending on country (which defines it) was presented. Outlined were also opportunities for development of distributed generation in Poland according to provisions of the law.

PL

W artykule przedstawiono stan obecny możliwości pracy i sterowania źródłami energii pracującymi w energetyce rozproszonej (prosumenckiej). Zaprezentowano w jaki sposób definiowana jest energetyka rozproszona w różnych krajach i jaka jest klasyfikacja źródeł rozproszonych. Nakreślone zostały również wynikające z przepisów prawa możliwości rozwoju energetyki rozproszonej w Polsce.

Słowa kluczowe

EN

distributed power generation

PL

energetyka rozproszona

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 6
• Strony: 120--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 96 poz., rys.

Twórcy

autor

Szabłowski Ł.

• Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology

autor

Milewski J.

• Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology

autor

Badyda K.

• Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Ackermann T., Andersson G., Söder L.: Distributed generation: a definition. Electric Power Systems Research, pp. 195 - 204, 2001. URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378779601001018.
• [2] Al-Sulaiman F.A., Dincer I., Hamdullahpur F.: Energy analysis of a trigeneration plant based on solid oxide fuel cell and organic Rankine cycle. International Journal of Hydrogen Energy, 35 pp. 5104-5113, 2010.
• [3] Amano H., Seki H., Saito A., Senda J.: “Assessment of optimal energy device application for residence town”, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [4] Amirinejad M., Tavajohi-Hasankiadeh N., Madaeni S.S., Navarra M.A., Rafiee E., Scrosati B.: Adaptive neuro-fuzzy inference system and artificial neural network modeling of proton exchange membrane fuel cells based on nanocomposite and recast Nafion membranes. International Journal of Energy Research, 37 pp. 347-357, 2013.
• [5] Appendix to the announcement of the Minister of Economy of 21 December 2009 (item 11) – The energy policy of Poland until 2030. Warsaw 2009.
• [6] Arteconi A., Brandoni C., Polonara F.: Distributed generation and trigeneration: Energy saving opportunities in Italian supermarket sector. Applied Thermal Engineering, 29 pp. 1735—1743, 2009.
• [7] Badanie źródeł energii elektrycznej i cieplnej do zastosowań w energetyce rozproszonej w oparciu o analizę techniczno-ekonomiczną, Warszawa 2007-2008.
• [8] Badyda K.: “Technologie kogeneracyjne energetyki rozproszonej, wybrane uwarunkowania technologiczne, ekonomiczne oraz prawne”, ekonomiczne oraz prawne,” in Energia 2012, S. Cristina, Val Gardena, Włochy, 2012.
• [9] Badyda K., Lewandowski J.: Możliwosci skojarzonej produkcji energii elektrycznej oraz ciepła z wykorzystaniem gazu sieciowego. Materialy V Krajowej Konferencji GAZTERM 2002.
• [10] Bakalis D.P., Stamatis A.G.: Incorporating available micro gas turbines and fuel cell: Matching considerations and performance evaluation. Applied Energy, 103 pp. 607-617, 2013.
• [11] Bartela L., Kotowicz J.: Analysis of operation of the gas turbine in a poligeneration combined cycle. Archives of Thermodynamics. 34(4) pp. 137-159, 2013.
• [12] Biczel P.: Integracja rozproszonych źródeł energii w mikrosieci prądu stałego. Prace Naukowe - Politechnika Warszawska. Elektryka, z. 142. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012.
• [13] Booras G., Chapel S., Goodman Jr. F.R., Herman D., Longo V., O'Sullivan J., Pak A., Rastler D, Steeley B.: TAG Technical Assessment Guide, Volume 5, 1999.
• [14] Budzianowski W.M.: Modelling of CO2 content in the atmosphere until 2300: Influence of energy intensity of gross domestic product and carbon intensity of energy. International Journal of Global Warming, 5(1) pp. 1-17, 2013.
• [15] Budzianowski W.M.: Opportunities for bioenergy in Poland: Biogas and solid biomass fuelled power plants. Rynek Energii, 94(3) pp. 138-146, 2011.
• [16] Bujalski W.: Rozproszona generacja energii elektrycznej i ciepła z punktu widzenia analizy ekonomiczno-technicznej. Przeglad Energetyczny, 53 pp. 35-38, 2009.
• [17] Bujalski W., Futyma K.: Use of gas in distributed sources in extensive heating systems. Archiwum Energetyki, 42(1) pp. 69-79, 2012.
• [18] Bujalski W., Milewski J., Miller A.: Rozproszona energetyka a ogniwa paliwowe. Cieplne Maszyny Przepływowe-Turbomachinery, 132 pp. 47-56, 2007.
• [19] Cardell J., Tabors R.: Operation and control in a competitive market: distributed generation in a restructured industry, in The Energy Journal Special Issue: Distributed Resources: Toward a New Paradigm of the Electricity Business, pp. 111-135, The International Association for Energy Economics, Clevland, Ohio, USA, 1998.
• [20] Chacartegui R., Monje B., Sánchez D., Becerra J.A., Campanari S.: Molten carbonate fuel cell: Towards negative emissions in wastewater treatment CHP plants. International Journal of Greenhouse Gas Control, 19 pp. 453-461, 2013.
• [21] CIGRE: Impact of increasing contribution of dispersed generation on the power system, final report, CIGRE Study Committee no 37, September 1998.
• [22] Corria M.E., Cobas V.M., Lora E.S.: Perspectives of Stirling engines use for distributed generation in Brazil. Energy Policy, 34 pp. 3402-3408, 2006.
• [23] Dai M., Marwali M.N., Jung J.W., Keyhani A.: Power Flow Control of a Single Distributed Generation Unit with Nonlinear Local Load, Power Systems Conference and Exposition PES, 1 pp. 398-403, IEEE, 2004.
• [24] Directive of the European Parliament and of the Council 2009/29/EC of 23 April 2009.
• [25] Dziamski P., Kamińska M., Michałowska-Knap K., Wiśniewski G.: Energetyka Rozproszona. Fundacja Instytut na rzecz Ekorozwoju przy współpracy Instytutu Energetyki Odnawialnej, Warszawa 2011.
• [26] Dz.U. 1997 nr 54 poz. 348. Act of 10 April 1997 r.- The Energy Law.
• [27] Dz.U. 2013 poz. 984. Act of 26 July 2013 on amendment of The Energy Law and certain other acts of law.
• [28] El-Ela A. A., Allam S., Shatla M.: Maximal optimal benefits of distributed generation using genetic algorithms. Electric Power Systems Research, 80 pp. 869-877, 2010.
• [29] Guerra C., Lanzini A., Leone P., Santarelli M., Beretta D.: Experimental study of dry reforming of biogas in a tubular anode-supported solid oxide fuel cell. International Journal of Hydrogen Energy, 38(25) pp. 10559-10566, 2013.
• [30] Hajimolana S.A., Hussain M.A., Daud W.M.A.W., Soroush M., Shamiri A.: Mathematical modeling of solid oxide fuel cells: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(4) pp. 1893-1917, 2011.
• [31] Hajizadeh A., Golkar M. A.: Intelligent power management strategy of hybrid distributed generation system. Electrical Power and Energy Systems, 29 pp. 783-795, 2007.
• [32] Hoff T.E., Howard J. Wenger, Brian K. Farmer: Distributed generation - An alternative to electric utility investments in system capacity. Energy Policy, 24 pp. 137-147, 1996.
• [33] Ishida T.: Evaluatted model of the distributed energy network system of an urban district, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [34] Jannelli E., Minutillo M., Perna A.: Analyzing microcogeneration systems based on LT-PEMFC and HT-PEMFC by energy balances. Applied Energy, 108 pp. 82-91, 2013.
• [35] Kancelaria Prawna Maciej Rudnicki i Partnerzy DK Doradcy Korporacyjni: Informacja Prawna dotycząca prac legislacyjnych związanych z projektami zmian obowiązujących aktów prawnych prawa polskiego oraz projektami nowych aktów prawnych prawa polskiego - mającymi wpływ na sektor energetyczny w Polsce - według stanu na dzień 14 lutego 2013 r. Materiały Konferencji Energia 2013, St. Christina, Val Gardena, Italy, 2013.
• [36] Kłos M.: Generacja rozproszona w krajowym systemie elektroenergetycznym-korzysci i problemy, in Generacja rozproszona w nowoczesnej polityce energetycznej-wybrane problemy i wyzwania. pp. 29-33, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, Warszawa 2012.
• [37] Kojima H., Katsuno T., Nakanishi Y., Fukuyama Y., Matsuda H., Kanazawa Y.: An introduction effect evaluation tool for distributed generators, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [38] Kotowicz J., Iluk T.: Instalacja zgazowania biomasy zintegrowana z silnikiem spalinowym. Rynek Energii, 94(3) pp. 47-52, 2011.
• [39] Kotowicz J, Sobolewski A., Iluk T.: Energetic analysis of a system integrated with biomass gasification. Energy, 52 pp. 265-278, 2013.
• [40] Kowalska A., Wilczyński A.: Źródła rozproszone w systemie elektroenergetycznym. Wydawnictwo KAPRINT, Lublin 2007.
• [41] Kupecki J., Badyda K.: SOFC-based micro-CHP system as an example of efficient power generation unit. Archives of Thermodynamics, 32(3) pp. 33—43, 2011.
• [42] Kupecki J., Jewulski J., Motylinski K.: SOFC (solid oxide fuel cell) μ-CHP (combined heat and power) system with oxy-combustion based on oxygen separation membranes. Proceedings of the 26th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, ECOS 2013, Guilin, China, 2013.
• [43] Kurata O., Kadoguchi K., Iki N., Matsunuma T., Yoshida H., Maeda T., Takeuchi H.: Micro gas turbine co-generation system at Sapporo City University under service conditions, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [44] Kuta J., Milewski J.: Źródła energii elektrycznej przeznaczone do pracy w systemie energetyki rozproszonej. Systems, 14 pp. 149-157, 2010.
• [45] Lanzini A., Santarelli M., Orsello G.: Residential solid oxide fuel cell generator fuelled by ethanol: Cell, stack and system modelling with a preliminary experiment. Fuel Cells, 10(4) pp. 654-675, 2010.
• [46] Lewandowski J., Skowroński P., Milewski J., Bujalski W., Futyma K.: Badania rozproszonych źródeł ciepła w rozległych systemach ciepłowniczych w oparciu o analizę techniczno-ekonomiczną z uwzględnieniem efektów ekologicznych, Warszawa 2010-2011.
• [47] Maine T., Chapman P.: Prices and output from distributed photovoltaic generation in South Australia. Energy Policy, 35 pp. 461-466, 2007.
• [48] Malko J.: Generacja rozproszona jako czynnik zwiększenia niezawodności dostaw energii elektrycznej do odbiorców. Energetyka, 12, pp. 775-779, 2004.
• [49] Malko J.: Generacja rozproszona w europejskiej polityce energetycznej. Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze - SIECI 2004. V Konferencja Naukowo-Techniczna, Wroclaw, 2004.
• [50] McLarty D., Brouwer J., Samuelsen S.: Hybrid fuel cell gas turbine system design and optimization. Journal of Fuel Cell Science and Technology, 10(4), Paper No: FC-13-1024; doi: 10.1115/1.4024569, 2013.
• [51] Milewski J., Bujalski W., Miller A.: Analiza techniczno-ekonomiczna wybranych źródeł systemu energetyki rozproszonej, in XX jubileuszowy Zjazd Termodynamików, 2008.
• [52] Milewski J., Lewandowski J.: Solid oxide fuel cell fuelled by biogases. Archives of Thermodynamics, 30(4) pp. 3-12, 2009.
• [53] Milewski J., Miller A., Salacinski J.: The conception of high temperature fuel cell exhaust gas heat utilization. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej z. Mechanika 211, 2005.
• [54] Milewski J., Szabłowski Ł., Kuta J.: ANN-based Control Strategy for IC Engine to operate in DG, in Proceeding of 5th International Mechanical Engineering Forum, Prague, Czech Republic, pp. 683-699, 2012.
• [55] Milewski J., Szablowski Ł., Kuta K.: Control strategy for an Internal Combustion engine fuelled by Natural Gas operating in Distributed Generation. Energy Procedia, 14 pp. 1478—1483, 2012.
• [56] Milewski J., Szablowski Ł., Kuta J.: Internal Combustion Engine controlled by Artificial Neural Network, in ICCES’12: International Conference on Computational and Experimental Engineering and Sciences, Crete, Greece, 2012.
• [57] Milewski J., Szablowski Ł., Kuta J.: Optimal control strategy of NG piston engine as a DG unit obtained by an utilization of Artificial Neural Network, in Proceedings of the 2012 Mechanical Engineering Annual Conference on Sustainable Research and Innovation, 4, Nairobi, Kenya, pp. 52-58, 2012.
• [58] Milewski J., Wolowicz M., Szablowski Ł., Kuta J.: Control strategy for a Solid Oxide Fuel Cell fuelled by Natural Gas operating in Distributed Generation. Energy Procedia, 29 pp. 676—682, 2012.
• [59] Mokrzycki E.: Idea generacji rozproszonej. Nowe spojrzenie na środowisko. Nafta & Gaz Biznes, październik 2003.
• [60] Morita H., Hisazumi Y., Kiuchi Y., Yamaguchi H.: “A cogeneration system for an apartment building based on distributed heat storage technology”, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [61] Nikonowicz B.Ł., Milewski J.: Virtual Power Plants-general review: structure, application and optimization. Journal of Power Technologies, 92(3) pp. 135-149, 2012.
• [62] Ocnasu D., Gombert C., Bacha S., Roye D., Blache F., Mekhtoub S.: Real-time hybrid facility for the study of distributed power generation systems. Revue des Energies Renouvelables, 11(3) pp. 343-356, 2008.
• [63] Opracowanie strategii sterowania źródłami pracującymi w systemie energetyki rozproszonej, Warszawa 2010-2012.
• [64] Paatero J., Sevon T., Lehtolainen A., Lund P.: Distributed Power System Topology and Control Studies by Numerical Simulation. Second International Symposium on Distributed Generation: Power System and Market Aspects, Stockholm 2002.
• [65] Paska J.: Wytwarzanie rozproszonej energii elektrycznej i ciepła. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2010.
• [66] Polish Ministry of the Environment: Strategia Rozwoju energetyki odnawialnej. Warszawa 2000.
• [67] Popczyk J.: Energetyka rozproszona. Polski Klub Ekologiczny Okręg Mazowiecki, Warszawa 2011.
• [68] Popczyk J: Jak zapewnic ochrone bezpieczenstwa energetycznego Polski do 2020 roku oraz uniknac stranded costs w horyzoncie 2030 i pózniej, in Generacja rozproszona w nowoczesnej polityce energetycznej wybrane problemy i wyzwania, pp. 8-20, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, Warszawa 2012.
• [69] Ramandi M.Y., Dincer I., Berg P.: A transient analysis of three-dimensional heat and mass transfer in a molten carbonate fuel cell at start-up. International Journal of Hydrogen Energy, 39(15) pp. 8034-8047, 2014.
• [70] Razbani O., Assadi M.: Artificial neural network model of a short stack solid oxide fuel cell based on experimental data. Journal of Power Sources, 246 pp. 581-586, 2014.
• [71] Regulation of the Minister of Economy of f26 July 2011 on the methodology of calculating data stated in the application for issuing a certificate of origin from cogeneration and detailed scope of obligation of acquiring and presenting for cancellation of those certificates, paying equivalent fees and commitment to confirm the data on amount of electricity generated in high-efficiency cogeneration. Dz. U 2011 Nr 176 poz. 1052.
• [72] Rekha T. Jagaduri, Ghadir Radman: Modeling and control of distributed generation systems including PEM fuel cell and gas turbine. Electric Power Systems Research, 77 pp. 83-92, 2007.
• [73] Resolution of the Sejm of the Republic of Poland on increase of utilisation of energy from renewable sources, Warsaw 8 July 1999.
• [74] Rezaei N., Haghifam M.-R.: Protection scheme for a distribution system with distributed generation using neural networks. Electrical Power and Energy Systems, 30 pp. 235—241, 2008.
• [75] Rodriguez P., Timbus A.V., Teodorescu R., Liserre M., Blaabjerg F.: Flexible Active Power Control of Distributed Power Generation Systems During Grid Faults. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, 54(5) pp. 2583-2592, 2007.
• [76] Sánchez D., Monje B., Chacartegui R., Campanari S.: Potential of molten carbonate fuel cells to enhance the performance of CHP plants in sewage treatment facilities. International Journal of Hydrogen Energy, 38(1) pp. 394-405, 2013.
• [77] Sekuła M., Kryłowicz S., Lis K., Chrzan P.: Dodatkowe działalności we Wspólnotowym Systemie Handlu Uprawnieniami do Emisji. Poradnik dotyczący przygotowania informacji o wielkościach emisji gazów cieplarnianych z dodatkowych działalności dla okresu rozliczeniowego 2013-2020, Krajowy Administrator Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji, Krajowy Osrodek Bilansowania i Zarzadzania Emisjami, 2010.
• [78] Shimoda E., Numata S., Yamane T., Morino K., Baba J., Masada E.: Islanding operation control method of micro-grid including seamless transition from grid-connecting operation, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [79] Sieniutycz S., Jezowski J.: Energy Optimization in Process Systems and Fuel Cells. Elsevier 2013.
• [80] Sobolewski A., Kotowicz J., Iluk T., Matuszek K.: Badania eksperymentalne zgazowania biomasy pod kątem wykorzystania gazu procesowego w układzie kogeneracji. Przemysl Chemiczny, 89(6) pp. 794-798, 2010.
• [81] Sonderegger R.C.: Distributed Generation Architecture and Control. RAND, pp. 292-301, Department of Energy, 2001
• [82] Sonderegger R.C.: Distributed Generation Architecture and Control, in E-VISION 2000 CONFERENCE, pp. 292-301, 2000.
• [83] Stempien J.P., Sun Q., Chan S.H.: Performance of power generation extension system based on solid-oxide electrolyzer cells under various design conditions. Energy, 55 pp. 647-657, 2013.
• [84] Szablowski Ł., Milewski J., Kuta J., Badyda K.: Strategia sterowania silnika tłokowego zasilanego gazem ziemnym pracującego w systemie energetyki rozproszonej. Rynek Energii, 94(3) pp. 33-40, 2011.
• [85] Szablowski Ł., Milewski J., Kuta J.: Optimal control strategy of μ-turbine as a DG unit obtained by an utilization of Artificial Neural Network, in Proceedings of 3rd International Conference Contemporary Problems of Thermal Engineering CPOTE2012, Gliwice, Silesia, Poland, pp. 259-260, 2012.
• [86] Tanabe A., Baba Y., Asano H., Hisazumi Y., Yamaguchi H., Morita H.: Dynamic simulation of new central hot water supply system for residential building, in Proceedings of the International Conference on Power Engineering-09, Kobe, Japan, 2009.
• [87] Tarroja B., Mueller F., Maclay J., Brouwer J.: Parametric thermodynamic analysis of a solid oxide fuel cell gas turbine system design space. Proceedings of the ASME Turbo Expo, 2 pp. 829-841, 2008.
• [88] Wang J., Kang L., Chang L., Cao B., Xu D.: Energy Complementary Control of a Distributed Power Generation System Based on Renewable Energy. Large Engineering systems Conference on Power Engineering LESCOPE-04, IEEE, 2004.
• [89] Wang W., Li H., Wang X.-F.: Analyses of part-load control modes and their performance of a SOFC/MGT hybrid power system. Dalian Ligong Daxue Xuebao/Journal of Dalian University of Technology, 53(5) pp. 653-658, 2013.
• [90] Wang S.-B., Wu C.-F., Liu S.-F., Yuan P.: Performance optimization and selection of operating parameters for a solid oxide fuel cell stack. Journal of Fuel Cell Science and Technology, 10(6), Paper No: FC-13-1003; doi: 10.1115/1.4024966, 2013.
• [91] Web portal eGospodarka.pl. URL http://www.egospodarka.pl/98891,Maly-trojpak-energetyczny,1,56,1.html.
• [92] Web portal eGospodarka.pl. URL http://www.egospodarka.pl/98891,Maly-trojpak-energetyczny,1,56,1.html.
• [93] Wee J.-H.: Carbon dioxide emission reduction using molten carbonate fuel cell systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 32 pp. 178-191, 2014.
• [94] Xu H., Dang Z., Bai B.-F.: Electrochemical performance study of solid oxide fuel cell using lattice Boltzmann method. Energy, 67 pp. 575-583, 2014.
• [95] Zamaniyan A., Joda F., Behroozsarand A., Ebrahimi H.: Application of artificial neural networks (ANN) for modeling of industrial hydrogen plant. International Journal of Hydrogen Energy, 38(15) pp. 6289-6297, 2013.
• [96] Zmijewski K.: Rewolucja energetyczna od kuchni – o rozwoju energetyki prosumenckiej w Polsce, in Generacja rozproszona w nowoczesnej polityce energetycznej-wybrane problemy i wyzwania, pp. 21-28, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, Warszawa 2012.