The Charging Station Choice Coordinated with the Existing Power Supply Systems of Apartment Buildings and Educational Institutions in a Megalopolis
Keywords:
harmonic analysis, specific electrical load, multi-apartment residential buildings, electric charging station, typical load schedules
Abstract
The development of individual electric vehicles entails the need to provide electric charging stations in parking lots in the territories of already established and newly built urban neighborhoods. Their parameters and power consumption volumes must be consistent with the capacity of power supply systems and take into account daily load variations. To assess the available power capacity, the article considers the daily load schedules of apartment buildings on working days and weekends. The daily load power profiles of children's and secondary educational institutions are analyzed, and the load increase and decrease time intervals are estimated. The possibility of using the capacity margin provided for the emergency load is shown. Typical specific daily load schedules of apartment buildings have been developed for use in selecting the electric charging station parameters. The application of harmonic analysis to daily power profiles has shown that the first four harmonic components and a constant component equal to the specific daily power consumption are sufficient for their analytical description. The normal distribution law of the harmonic coefficients characterizing the specific level of harmonics is proved. The statistical identity of the power profiles of apartment buildings in Moscow is shown, and the need to separate them for working days and weekends is justified.
References
1. Бутырин П.А., Халютин С.П. Производство систем электропитания для автономных электротранспортных средств в России. – Электричество, 2023, № 2, с. 13–26.
2. Чжан К., Коровкин Н.В., Тан М. Анализ спроса на зарядку электромобилей в Ланьчжоу (Китай). – Электричество, 2024, № 9, c. 52–59.
3. Ополева Г.Н. Электроснабжение промышленных предприятий и городов. М.: ИНФРА-М, 2017, 416 с.
4. Маньков В.Д. Основы проектирования электроснабжения. Справочное пособие. СПб.: УМИТЦ Электросервис, 2010, 664 с.
5. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов в Республике Татарстан. – Электричество, 2021, № 6, с. 62–71.
6. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области. – Электричество, 2023, № 7, с. 52–65.
7. Морсин И.А., Шведов Г.В. Формирование электрических нагрузок на шинах вводного распределительного устройства современных многоквартирных домов. – Промышленная энергетика, 2023, № 7, c. 22–29.
8. Илюшин П.В. Повышение надежности функционирования распределительных электрических сетей за счет эффективного применения систем накопления электроэнергии. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 6(75), с. 64–74.
9. Илюшин П.В. Разработка схем выдачи мощности объектов распределенной генерации с учетом особенностей современных генерирующих установок. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2019, № 2(53), c. 28–35.
10. Лоскутов А.Б. и др. Интеллектуальные распределительные сети 10–20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Промышленная энергетика, 2013, № 12, c. 3–7.
11. Лоскутов А.Б., Лоскутов А.А., Зырин Д.В. Разработка и исследование гибкой интеллектуальной электрической сети среднего напряжения, основанной на гексагональной структуре. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2016, № 3(114), c. 85–94.
12. Лоскутов А.Б. и др. Городские распределительные сети 10-20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013, № 5(102), с. 309–315.
13. Соснина Е.Н., Липужин И.А., Крюков Е.В. Перспективы внедрения гексагональных распределительных электрических сетей. – Инженерный вестник Дона, 2013, № 4(27), c. 67.
14. Надтока И.И., Павлов А.В. Повышение точности расчёта электрических нагрузок многоквартирных домов с электроплитами. – Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2015, № 2(183), с. 45–48.
15. Таваров С.Ш. и др. Метод прогнозирования и расчёта электрической нагрузки коммунально-бытовых потребителей в условиях неопределённости. – iPolytech Journal, 2023, т. 27, № 3, с. 565–573.
16. Vyalkova S., Nadtoka I., Kornyukova O. Application of Neural Networks to Predict Power Consumption of a Megapolis. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2023, pp. 949–953, DOI: 10.1109/ICIEAM57311.2023.10139236.
17. Vyalkova S., Nadtoka I. Analysis of Hybrid Model Error of Short-Term Forecast of Energy Consumption in Moscow. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2021, pp. 802–806, DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446344.
18. Солуянов Ю.И. и др. Анализ удельных электрических нагрузок коттеджных поселков. – Электричество, 2024, № 4, с. 36–50.
19. Соловьева А.С., Шведов Г.В. Сравнительный анализ зимних и летних графиков электрической нагрузки рабочих и выходных дней многоквартирных домов с электроплитами в системах электроснабжения крупных городов. – Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика, 2023, т. 23, № 1, с. 27–37.
20. Куликов А.Л., Севостьянов А.А., Илюшин П.В. Оценка искажений напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий. – Электричество, 2024, № 5, с. 32–48.
21. Гореева Н.М., Демидова Л.Н. Статистика. М.: Прометей, 2019, 496 c.
22. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning with. – Applications in R, 2nd ed. Cham, Springer, 2021, 612 р.
23. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа. М.: ФГБУ «РСТ», 2022, 168 с.
24. Гвоздев Д.Б. и др. Принципы интеллектуального управления зарядными станциями для электромобилей. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № S1(24), с. 8–14.
25. Тульчин И.К., Нудлер Г.И. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. М.: Энергоатомиздат, 1990, 480 с.
26. Козлов В.А., Билик Н.И., Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электроснабжения городов. Л.: Энергоатомиздат, 1986, 254 с.
27. Козлов В.А. Городские распределительные электрические сети. Л.: Энергоиздат, 1982, 224 с.
28. Надтока И.И. и др. Влияние длительности интервала измерения электроэнергии на точность определения максимальной нагрузки по нагреву. – Промышленная энергетика, 2022, № 12, с. 21–25.
---
В статье использованы материалы научно-исследовательской работы, выполненной по заданию федерального автономного учреждения «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве», договор № 32413301943–2/2024 от 03.04.2024 г. на «Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по исследованию энергопотребления и определению расчетных электрических нагрузок зарядной инфраструктуры для электромобилей, интегрированной в электрические установки общественных и многофункциональных зданий».
#
1. Butyrin P.A., Halyutin S.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 2, pp. 13–26.
2. Chzhan K., Korovkin N.V., Tan M. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 9, pp. 52–59.
3. Opoleva G.N. Elektrosnabzhenie promyshlennyh predpriyatiy i gorodov (Power Supply to Industrial Enterprises and Cities). M.: INFRA-M, 2017, 416 p.
4. Man’kov V.D. Osnovy proektirovaniya elektrosnabzheniya. Spravochnoe posobie (Fundamentals of Power Supply Design. A Reference Guide). SPb.: UMITTS Elektroservis, 2010, 664 p.
5. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 6, pp. 62–71.
6. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 52–65.
7. Morsin I.A., Shvedov G.V. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2023, No. 7, pp. 22–29.
8. Ilyushin P.V. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. 6(75), pp. 64–74.
9. Ilyushin P.V. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2019, No. 2(53), pp. 28–35.
10. Loskutov A.B. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2013, No. 12, pp. 3–7.
11. Loskutov A.B., Loskutov A.A., Zyrin D.V. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2016, No. 3(114), pp. 85–94.
12. Loskutov A.B. et al. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2013, No. 5(102), pp. 309–315.
13. Sosnina E.N., Lipuzhin I.A., Kryukov E.V. Inzhenernyy vestnik Dona – in Russ. (Engineering Journal of Don), 2013, No. 4(27), pp. 67.
14. Nadtoka I.I., Pavlov A.V. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskiy region. Tekhnicheskie nauki – in Russ. (Proceedings of Universities. North Caucasian Region. Technical Science), 2015, No. 2(183), pp. 45–48.
15. Tavarov S.Sh. et al. iPolytech Journal, 2023, vol. 27, No. 3, pp. 565–573.
16. Vyalkova S., Nadtoka I., Kornyukova O. Application of Neural Networks to Predict Power Consumption of a Megapolis. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2023, pp. 949–953, DOI: 10.1109/ICIEAM 57311.2023.10139236.
17. Vyalkova S., Nadtoka I. Analysis of Hybrid Model Error of Short-Term Forecast of Energy Consumption in Moscow. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufactu-ring, 2021, pp. 802–806, DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446344.
18. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 36–50.
19. Solov'eva A.S. Shvedov G.V. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika – in Russ. (Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering), 2023, vol. 23, No. 1, pp. 27–37.
20. Kulikov A.L., Sevost’yanov A.A., Ilyushin P.V. Elektrichest-vo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 5, pp. 32–48.
21. Goreeva N.M., Demidova L.N. Statistika (Statistics). M.: Prometey, 2019, 496 p.
22. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning with. – Applications in R, 2nd ed. Cham, Springer, 2021, 612 p.
23. SP 256.1325800.2016. Elektroustanovki zhilyh i obshchest-vennyh zdaniy. Pravila proektirovaniya i montazha (Electrical In-stallations of Residential and Public Buildings. Design and Installation Rules). M.: FGBU «RST», 2022, 168 p.
24. Gvozdev D.B. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredele-nie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. S1(24), pp. 8–14.
25. Tul’chin I.K., Nudler G.I. Elektricheskie seti i elektrooborudo-vanie zhilyh i obshchestvennyh zdaniy (Electrical Networks and Electrical Equipment of Residential and Public Buildings). M.: Energoatomizdat, 1990, 480 p.
26. Kozlov V.A., Bilik N.I., Faybisovich D.L. Spravochnik po proektirovaniyu elektrosnabzheniya gorodov (Handbook of Urban Power Supply Design). L.: Energoatomizdat, 1986, 254 p.
27. Kozlov V.A. Gorodskie raspredelitel’nye elektricheskie seti (Urban Electric Distribution Networks). L.: Energoizdat, 1982, 224 p.
28. Nadtoka I.I. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (In-dustrial Power Engineering), 2022, No. 12, pp. 21–25
---
The article uses materials of a research work carried out on the assignment of the federal autonomous institution "Federal Center for Standardization, Standardization and Technical Conformity Assessment in Construction", contract No. 32413301943 – 2/2024 dated 04/03/2024 for "Research and development work on energy consumption research and determination of design electrical loads of charging infrastructure for electric vehicles, integrated into the electrical installations of public and multifunctional buildings
2. Чжан К., Коровкин Н.В., Тан М. Анализ спроса на зарядку электромобилей в Ланьчжоу (Китай). – Электричество, 2024, № 9, c. 52–59.
3. Ополева Г.Н. Электроснабжение промышленных предприятий и городов. М.: ИНФРА-М, 2017, 416 с.
4. Маньков В.Д. Основы проектирования электроснабжения. Справочное пособие. СПб.: УМИТЦ Электросервис, 2010, 664 с.
5. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов в Республике Татарстан. – Электричество, 2021, № 6, с. 62–71.
6. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области. – Электричество, 2023, № 7, с. 52–65.
7. Морсин И.А., Шведов Г.В. Формирование электрических нагрузок на шинах вводного распределительного устройства современных многоквартирных домов. – Промышленная энергетика, 2023, № 7, c. 22–29.
8. Илюшин П.В. Повышение надежности функционирования распределительных электрических сетей за счет эффективного применения систем накопления электроэнергии. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 6(75), с. 64–74.
9. Илюшин П.В. Разработка схем выдачи мощности объектов распределенной генерации с учетом особенностей современных генерирующих установок. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2019, № 2(53), c. 28–35.
10. Лоскутов А.Б. и др. Интеллектуальные распределительные сети 10–20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Промышленная энергетика, 2013, № 12, c. 3–7.
11. Лоскутов А.Б., Лоскутов А.А., Зырин Д.В. Разработка и исследование гибкой интеллектуальной электрической сети среднего напряжения, основанной на гексагональной структуре. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2016, № 3(114), c. 85–94.
12. Лоскутов А.Б. и др. Городские распределительные сети 10-20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013, № 5(102), с. 309–315.
13. Соснина Е.Н., Липужин И.А., Крюков Е.В. Перспективы внедрения гексагональных распределительных электрических сетей. – Инженерный вестник Дона, 2013, № 4(27), c. 67.
14. Надтока И.И., Павлов А.В. Повышение точности расчёта электрических нагрузок многоквартирных домов с электроплитами. – Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2015, № 2(183), с. 45–48.
15. Таваров С.Ш. и др. Метод прогнозирования и расчёта электрической нагрузки коммунально-бытовых потребителей в условиях неопределённости. – iPolytech Journal, 2023, т. 27, № 3, с. 565–573.
16. Vyalkova S., Nadtoka I., Kornyukova O. Application of Neural Networks to Predict Power Consumption of a Megapolis. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2023, pp. 949–953, DOI: 10.1109/ICIEAM57311.2023.10139236.
17. Vyalkova S., Nadtoka I. Analysis of Hybrid Model Error of Short-Term Forecast of Energy Consumption in Moscow. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2021, pp. 802–806, DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446344.
18. Солуянов Ю.И. и др. Анализ удельных электрических нагрузок коттеджных поселков. – Электричество, 2024, № 4, с. 36–50.
19. Соловьева А.С., Шведов Г.В. Сравнительный анализ зимних и летних графиков электрической нагрузки рабочих и выходных дней многоквартирных домов с электроплитами в системах электроснабжения крупных городов. – Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика, 2023, т. 23, № 1, с. 27–37.
20. Куликов А.Л., Севостьянов А.А., Илюшин П.В. Оценка искажений напряжения в системах электроснабжения промышленных предприятий. – Электричество, 2024, № 5, с. 32–48.
21. Гореева Н.М., Демидова Л.Н. Статистика. М.: Прометей, 2019, 496 c.
22. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning with. – Applications in R, 2nd ed. Cham, Springer, 2021, 612 р.
23. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа. М.: ФГБУ «РСТ», 2022, 168 с.
24. Гвоздев Д.Б. и др. Принципы интеллектуального управления зарядными станциями для электромобилей. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № S1(24), с. 8–14.
25. Тульчин И.К., Нудлер Г.И. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. М.: Энергоатомиздат, 1990, 480 с.
26. Козлов В.А., Билик Н.И., Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электроснабжения городов. Л.: Энергоатомиздат, 1986, 254 с.
27. Козлов В.А. Городские распределительные электрические сети. Л.: Энергоиздат, 1982, 224 с.
28. Надтока И.И. и др. Влияние длительности интервала измерения электроэнергии на точность определения максимальной нагрузки по нагреву. – Промышленная энергетика, 2022, № 12, с. 21–25.
---
В статье использованы материалы научно-исследовательской работы, выполненной по заданию федерального автономного учреждения «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве», договор № 32413301943–2/2024 от 03.04.2024 г. на «Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по исследованию энергопотребления и определению расчетных электрических нагрузок зарядной инфраструктуры для электромобилей, интегрированной в электрические установки общественных и многофункциональных зданий».
#
1. Butyrin P.A., Halyutin S.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 2, pp. 13–26.
2. Chzhan K., Korovkin N.V., Tan M. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 9, pp. 52–59.
3. Opoleva G.N. Elektrosnabzhenie promyshlennyh predpriyatiy i gorodov (Power Supply to Industrial Enterprises and Cities). M.: INFRA-M, 2017, 416 p.
4. Man’kov V.D. Osnovy proektirovaniya elektrosnabzheniya. Spravochnoe posobie (Fundamentals of Power Supply Design. A Reference Guide). SPb.: UMITTS Elektroservis, 2010, 664 p.
5. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 6, pp. 62–71.
6. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 52–65.
7. Morsin I.A., Shvedov G.V. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2023, No. 7, pp. 22–29.
8. Ilyushin P.V. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. 6(75), pp. 64–74.
9. Ilyushin P.V. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2019, No. 2(53), pp. 28–35.
10. Loskutov A.B. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2013, No. 12, pp. 3–7.
11. Loskutov A.B., Loskutov A.A., Zyrin D.V. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2016, No. 3(114), pp. 85–94.
12. Loskutov A.B. et al. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2013, No. 5(102), pp. 309–315.
13. Sosnina E.N., Lipuzhin I.A., Kryukov E.V. Inzhenernyy vestnik Dona – in Russ. (Engineering Journal of Don), 2013, No. 4(27), pp. 67.
14. Nadtoka I.I., Pavlov A.V. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskiy region. Tekhnicheskie nauki – in Russ. (Proceedings of Universities. North Caucasian Region. Technical Science), 2015, No. 2(183), pp. 45–48.
15. Tavarov S.Sh. et al. iPolytech Journal, 2023, vol. 27, No. 3, pp. 565–573.
16. Vyalkova S., Nadtoka I., Kornyukova O. Application of Neural Networks to Predict Power Consumption of a Megapolis. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2023, pp. 949–953, DOI: 10.1109/ICIEAM 57311.2023.10139236.
17. Vyalkova S., Nadtoka I. Analysis of Hybrid Model Error of Short-Term Forecast of Energy Consumption in Moscow. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufactu-ring, 2021, pp. 802–806, DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446344.
18. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 36–50.
19. Solov'eva A.S. Shvedov G.V. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika – in Russ. (Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering), 2023, vol. 23, No. 1, pp. 27–37.
20. Kulikov A.L., Sevost’yanov A.A., Ilyushin P.V. Elektrichest-vo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 5, pp. 32–48.
21. Goreeva N.M., Demidova L.N. Statistika (Statistics). M.: Prometey, 2019, 496 p.
22. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning with. – Applications in R, 2nd ed. Cham, Springer, 2021, 612 p.
23. SP 256.1325800.2016. Elektroustanovki zhilyh i obshchest-vennyh zdaniy. Pravila proektirovaniya i montazha (Electrical In-stallations of Residential and Public Buildings. Design and Installation Rules). M.: FGBU «RST», 2022, 168 p.
24. Gvozdev D.B. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredele-nie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. S1(24), pp. 8–14.
25. Tul’chin I.K., Nudler G.I. Elektricheskie seti i elektrooborudo-vanie zhilyh i obshchestvennyh zdaniy (Electrical Networks and Electrical Equipment of Residential and Public Buildings). M.: Energoatomizdat, 1990, 480 p.
26. Kozlov V.A., Bilik N.I., Faybisovich D.L. Spravochnik po proektirovaniyu elektrosnabzheniya gorodov (Handbook of Urban Power Supply Design). L.: Energoatomizdat, 1986, 254 p.
27. Kozlov V.A. Gorodskie raspredelitel’nye elektricheskie seti (Urban Electric Distribution Networks). L.: Energoizdat, 1982, 224 p.
28. Nadtoka I.I. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (In-dustrial Power Engineering), 2022, No. 12, pp. 21–25
---
The article uses materials of a research work carried out on the assignment of the federal autonomous institution "Federal Center for Standardization, Standardization and Technical Conformity Assessment in Construction", contract No. 32413301943 – 2/2024 dated 04/03/2024 for "Research and development work on energy consumption research and determination of design electrical loads of charging infrastructure for electric vehicles, integrated into the electrical installations of public and multifunctional buildings
Published
2024-11-28
Issue
Section
Article
