References

alternative

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

1608-8298

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

10.15518/isjaee.2025.01.218-233

alternative-2555

Research Article

XI. ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, УСТРОЙСТВА И ИХ ВНЕДРЕНИЕ. 27. Информационные технологии

XI. INNOVATION SOLUTIONS, TECHNOLOGIES, FACILITIES AND THEIR INNOVATION. 27. Information technologies (IT)

Архитектура энергетической системы, реализующей концепцию интернет энергии

Energy system architecture incorporating the internet of energy solution

https://orcid.org/0000-0002-4822-6768

Лёвина

А. И.

Levina

A. I.

Лёвина Анастасия Ивановна - доктор экономических наук, профессор Высшей школы бизнес-инжиниринга, старший научный сотрудник лаборатории «Междисциплинарные исследования и образование по технологическим и экономическим проблемам энергетического перехода (CIRETEC-GT)»

Россия, 195251, Санкт-Петербург, вн. тер. г. Муниципальный округ Академическое, ул. Политехническая, д. 29, литер Б

Researcher ID: K-7449-2015Scopus ID: 5721034522

Levina Anastasia Ivanovna - Doctor of Economic Sciences, Professor of the Graduate School of Business Engineering, Senior Researcher of the laboratory CIRETEC-GT

195251, St. Petersburg, ext. ter. Akademicheskoe Municipal district, st. Politekhnicheskaya, 29, litera B

Researcher ID: K-7449-2015Scopus ID: 5721034522

levina_ai@spbstu.ru

https://orcid.org/0009-0004-2811-0161

Тарасова

Т. А.

Tarasova

T. A.

Тарасова Татьяна Алексеевна - магистр Высшей школы бизнес-инжиниринга, лаборант лаборатории «Междисциплинарные исследования и образование по технологическим и экономическим проблемам энергетического перехода (CIRETEC-GT)»

Россия, 195251, Санкт-Петербург, вн. тер. г. Муниципальный округ Академическое, ул. Политехническая, д. 29, литер Б

Tarasova Tatyana Alekseevna - master student at the Graduate School of Business Engineering, laboratory assistant CIRETEC-GT

195251, St. Petersburg, ext. ter. Akademicheskoe Municipal district, st. Politekhnicheskaya, 29, litera B

https://orcid.org/0000-0003-1455-8534

Калязина

С. Е.

Kalyazina

S. E.

Калязина София Евгеньевна - старший преподаватель Высшей школы бизнес-инжиниринга, аналитик лаборатории «Междисциплинарные исследования и образование по технологическим и экономическим проблемам энергетического перехода (CIRETEC-GT)»

Россия, 195251, Санкт-Петербург, вн. тер. г. Муниципальный округ Академическое, ул. Политехническая, д. 29, литер Б

Researcher ID: AAO-5604-2020Scopus ID: 57204365348

Kalyazina Sofia Evgenievna - Senior Lecturer of the Graduate School of Business Engineering, analyst of the laboratory CIRETEC-GT

195251, St. Petersburg, ext. ter. Akademicheskoe Municipal district, st. Politekhnicheskaya, 29, litera B

Researcher ID: AAO-5604-2020Scopus ID: 57204365348

https://orcid.org/0000-0003-1364-2363

Трифонова

Н. В.

Trifonova

N. V.

Трифонова Нина Викторовна - ассистент Высшей школы бизнес-инжиниринга, аналитик лаборатории «Междисциплинарные исследования и образование по технологическим и экономическим проблемам энергетического перехода (CIRETEC-GT)»

Россия, 195251, Санкт-Петербург, вн. тер. г. Муниципальный округ Академическое, ул. Политехническая, д. 29, литер Б

Researcher ID: JLM-1659-2023Scopus ID: 58182280700

Trifonova Nina Viktorovna - Assistant of the Graduate School of Business Engineering, analyst of the laboratory CIRETEC-GT

195251, St. Petersburg, ext. ter. Akademicheskoe Municipal district, st. Politekhnicheskaya, 29, litera B

Researcher ID: JLM-1659-2023Scopus ID: 58182280700

https://orcid.org/0000-0002-0934-6935

Михеев

П. Ю.

Mikheev

P. Yu.

Михеев Павел Юрьевич - кандидат технических наук, старший преподаватель Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства; аналитик лаборатории «Междисциплинарных исследований и образования по технологическим и экономическим проблемам энергетического перехода (CIRETEC-GT)»

Россия, 195251, Санкт-Петербург, вн. тер. г. Муниципальный округ Академическое, ул. Политехническая, д. 29, литер Б

Reasearcher ID: K-1289-2013.Scopus ID 57202760535

Mikheev Pavel Yurevich - Candidate of Technical Sciences, Assistant of professor of the Higher School of hydraulic and energy construction; Analyst of the Scientific Laboratory of the laboratory CIRETEC-GT

195251, St. Petersburg, ext. ter. Akademicheskoe Municipal district, st. Politekhnicheskaya, 29, litera B

Reasearcher ID: K-1289-2013Scopus ID: 57202760535

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation

2025

16022025

01218233

2025

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

https://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.isjaee.com/jour/article/view/2555

Энергетические системы, основанные на традиционной централизованной архитектуре, достигли предела своей эффективности. Они не способны отвечать современным требованиям мировой энергетики: изменяющимся качественным характеристикам спроса на электроэнергию, вариабельному характеру спроса и предложения электроэнергии, экологическим требованиям. Вариантом решения проблемы низкой эффективности централизованных систем является переход к концепции распределенной энергетики, в частности – к появлению концепции интернета энергии. Интернет энергии – это совокупность технологий и бизнес-моделей, обеспечивающих оперативное взаимодействие между участниками энергетического рынка в условиях децентрализованного интеллектуального управления энергосистемой. Одной из черт концепции интернет энергии является также то, что, помимо возобновляемых источников энергии, играющими ключевую роль в части производства энергии, для хранения и транспортировки энергии может быть использован водород. Он может быть задействован для хранения избыточной энергии, а затем распределяться по сетям для использования в периоды наибольшей нагрузки на систему. В статье приводится анализ концепции интернета энергии: структурных элементов системы интернета энергии, основных составляющих архитектуры, связей, существующих между ними и обеспечивающих успешное функционирование системы. Также рассматриваются проекты по реализации децентрализованных энергетических систем на основе архитектурной модели интернета энергии, созданные в России, США, Сингапуре: проблемы данных проектов и перспективы для их развития.

Energy systems based on traditional centralized architecture have reached the limit of their efficiency. They are not able to meet modern requirements of the global energy sector: changing qualitative characteristics of demand for electricity, variable nature of demand and supply of electricity, environmental requirements. A solution to the problem of low efficiency of centralized systems is the transition to the concept of distributed energy, in particular, to the emergence of the concept of the Internet of Energy. The Internet of Energy is a set of technologies and business models that ensure operational interaction between energy market participants in the context of decentralized intelligent control of the energy system. One of the features of the Internet of Energy concept is that, in addition to renewable energy sources, which play a key role in energy production, hydrogen can be used to store and transport energy. It can be used to store excess energy, and then distributed across networks for use during periods of greatest load on the system. The article provides an analysis of the Internet of Energy concept: structural elements of the Internet of Energy system, the main components of the architecture, the connections that exist between them and ensure the successful functioning of the system. Also considered are projects for the implementation of decentralized energy systems based on the architectural model of the Internet of Energy, created in Russia, the USA, and Singapore: problems of these projects and prospects for their development.

интернет энергииархитектура энергосистемыцифровизацияраспределенная энергетика

Internet of energyenergy system architecturedigitalizationdistributed energy

Это исследование было выполнено Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках мегагранта «Технологические вызовы и социальноэкономическая трансформация в условиях энергетических переходов» (Соглашение № 075-15-2022-1136 от 01.07.2022)

References1

Farhan M. et al. Towards next generation Internet of Energy system: Framework and trends // Energy and AI. Elsevier, 2023. – Vol. 14. – P. 100306.

Ghiasi M. et al. Evolution of smart grids towards the Internet of energy: Concept and essential components for deep decarbonisation // IET Smart Grid. The Institution of Engineering and Technology, 2023. – Vol. 6, № 1. – P. 86-102.

S. Eisele et al. «Blockchains for Transactive Energy Systems: Opportunities, Challenges, and Approaches», in Computer, vol. 53, no. 9, pp. 66-76, Sept. 2020. DOI: 10.1109/MC.2020.3002997.

Velmozhina K. A., Politaeva N. A., Ilin I. V., Shinkevich P. S. Review of modern strategies for the development of hydrogen bioenergy as key areas for achieving sustainable development goals // International Journal of Hydrogen Energy, 2024, 70, pp. 729-736.

Ilin I., Levina A., Iliashenko O. Enterprise Architecture Analysis for Energy Efficiency of Saint-Petersburg Underground (2018). Advances in Intelligent Systems and Computing, 692, pp. 1214-1223.

Ilin I., Vasilenok V., Marchenko R. Use of renewable energy and tax burden on CO2 emissions in industrial enterprises (2019) E3S Web of Conferences, 110, 02102.

Shemyakina A. A., Levina A. I., Korablev V. V., Lepekhin A. A. Architecture of the management system for hydrogen production at hydropplications // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024, 69, pp. 1227-1235.

Korablev V. V., Ilin I. V., Levina A. I., Shemyakina A. A. Economic assessment of the life cycle of hydrogen production at hydroapplications // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024, 68, pp. 696-704.

Gusev A. L., Gafarov A. M., Suleymanov P. H., Habibov I. A., Malikov R. Kh., Hasanov Y. H., Levina A. I., Mikheev P. Yu., Ufa R. A. Some aspects of reliability prediction of chemical industry and hydrogen energy facilities (vessels, machinery and equipment) operated in emergency situations and extreme conditions // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024, 86, pp. 482-510.

Poljanskihh A., Levina A., Dubgorn A. Investment in renewable energy: Practical case in Estonia (2018). MATEC Web of Conferences, 193, 05065.

Anisiforov A., Dubgorn A., Lepekhin A. Organizational and economic changes in the development of enterprise architecture (2019). E3S Web of Conferences, 110, 02051.

Hussain H. M. et al. What is energy internet? Concepts, technologies, and future directions // IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. – 2020. – Vol. 8. – Pp. 183127-183145.

N. Bui, A. P. Castellani, P. Casari and M. Zorzi. «The internet of energy: a web-enabled smart grid system» in IEEE Network. – Vol. 26, no. 4, pp. 39-45, July-August 2012, doi: 10.1109/MNET.2012.6246751.

A Comparative study of Operating System for Internet of Things May 2024 // Interantional journal of scientific research in engineering and management 08(05): 1-5. DOI: 10.55041/IJSREM34917

Infrastructure Center Energy Net. Expert and analytical report «Architecture of the Internet of Energy IDEA. Version 2.0». Edited by Dmitry Khokhlin. – Moscow, 2021. – 77 p.

L. Chi, Z. Zhao, C. Xia and X. Chang. «A Case Study of Developing an Intelligent Management System for Energy Internet», 2020 IEEE International Conference on Energy Internet (ICEI), Sydney, NSW, Australia. – 2020, pp. 69-73, doi: 10.1109/ICEI49372.2020.00021.

Joseph A., Balachandra P. Energy Internet, the Future Electricity System: Overview, Concept, Model Structure, and Mechanism // Energies. – 2020, 13, 4242. https://doi.org/10.3390/en13164242

Shahzad Y. et al. Internet of Energy: Opportunities, applications, architectures and challenges in smart industries // Computers & Electrical Engineering. Pergamon. – 2020. – Vol. 86. – P. 106739.

Balachandra A. Energy Internet, the Future Electricity System: Overview, Concept, Model Structure, and Mechanism. – 2020. DOI: 10.3390/en13164242

Meicheng L. Application and Prospect of Blockchain Technology in the Energy Internet March 2024. DOI: 10.1007/978-981-99-8270-7_10 n book: China’s e-Science Blue Book (2023)

Marco A., Diaz-Martinez Q. The internet of things as an essential element for the benefit of the energy sector: a review of the literature August 2024 // South African Journal of Industrial Engineering. – 35(2). DOI: 10.7166/35-2-3004

General Electric Homepage, https://www.ge.com/news/press-releases/ge-introduces-startup-current-transform-energy-sector, last accessed 2024/11/09.

Guangqian Lin. Some real-world examples of internet of things (IoT) applications in renewable energy projects. Bachelor’s Programme in Electrical Engineering (Double Degree, in co-operation with Hebut), Bachelor’s thesis (2024).

Government of Canada, Current investments. https://natural-resources.canada.ca/science-and-data/funding-partnerships/opportunities/current-investments/the-transactive-grid-enabling-end-end-market-services-framework-using-blockchain/22137, last accessed 2024/11/09.

Official website of Nanyang Technological University. https://www.ntu.edu.sg/erian/research-capabilities/renewable-energy-integration-demonstrator-singapore, last accessed 2024/11/09.

Testbed homepage. http://nti.mpei.ru/home/testbed/, last accessed 2024/11/09.

Leap Homepage. https://www.leap.energy/, last accessed 2024/29/09.

Startup Insights, Top 5 internet of energy startups impacting the industry. https://www.startus-insights.com/innovators-guide/5-top-internet-of-energy-startups-impacting-the-industry/, last accessed 2024/29/09.

Barinova V., Devyatova A., Lomov D. THE ROLE OF DIGITALIZATION IN THE GLOBAL ENERGY TRANSITION 1, 2 // International Organisations Research Journal. National Research University, Higher School of Econoimics, 2021. – Vol. 16, № 4. – Pр. 1-18.

Mishra P., Singh G. Energy Management Systems in Sustainable Smart Cities Based on the Internet of Energy: A Technical Review // Energies 2023. – Vol. 16. – Page 6903. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2023. – Vol. 16, № 19. – P. 6903.

Energy efficiency predictions for data centres in 2023. Data centre Magazine. https://datacentremagazine.com/articles/efficiency-to-loom-large-for-data-centre-industry-in-2023, last accessed 2024/11/09.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.