Nettengd/eyjalaus óaðfinnanleg umskipti á örneti byggt á orkugeymslu

Í þróunarlandslagi endurnýjanlegrar orku hafa örnet komið fram sem háþróuð lausn til að samþætta ýmsar dreifðar orkuauðlindir. Þeir geta starfað bæði í tengslum við aðalnetið og sjálfstætt, sem býður upp á aukinn áreiðanleika og öryggi. Hæfni örnets til að skipta óaðfinnanlega á milli nettengdrar og eyjabundinnar stillingar, sérstaklega með hjálp orkugeymslukerfa, er lykilatriði til að viðhalda stöðugleika kerfisins og tryggja áreiðanlega aflgjafa fyrir mikilvægt álag.

Skilningur á Microgrids

Örnet eru háþróuð mannvirki sem skipuleggja marga dreifða orkugjafa, geymslukerfi og álag. Þeir geta starfað sjálfstætt eða samhliða aðalnetinu. Þessi sveigjanleiki tryggir meiri áreiðanleika og öryggi aflgjafa, sérstaklega þar sem hlutur endurnýjanlegra orkugjafa eins og vind- og sólarorku eykst. Þó að þessar uppsprettur séu umhverfisvænar, eru þær í eðli sínu óreglulegar og ófyrirsjáanlegar, sem valda stöðugleika og áreiðanleika netsins áskorunum.

Hlutverk orkugeymslu

Orkugeymsla skiptir sköpum í örnetum og þjónar nokkrum aðgerðum:

• Spenna og tíðni stöðugleika:Í eyjuhamri heldur orkugeymsla stöðugleika kerfisspennu og tíðni.
• Óaðfinnanlegur umskipti:Það auðveldar slétt umskipti á milli nettengdrar og eyjabundinna stillinga, sem lágmarkar truflanir.
• Rafmagnsstjórnun:Með því að stilla fljótt virkt og hvarfkraft, hjálpar orkugeymsla að draga úr breytileika endurnýjanlegra orkugjafa.

Þriggja lykkja stjórnunarstefna

Skilvirkni orkugeymslu í örnetum er háð öflugri stjórnunarstefnu. Þriggja lykkja stjórnunarstefnan samanstendur af:

1. Aflflæðislykkja:Stjórnar heildarorkuskiptum milli örnetsins og aðalnetsins eða staðbundið álag.
2. Síuþétti spennulykkja:Tryggir stöðugt spennustig yfir kerfið.
3. Sía Inductor Current Loop:Stjórnar straumi til að viðhalda stöðugleika og afköstum kerfisins.

Þessi aðferð gerir orkugeymslukerfinu kleift að skipta hratt á milli þess að stjórna spennu í eyjuhamri og stjórna orkuflæði í nettengdri stillingu.

Kerfisarkitektúr

Dæmigerð örnetsbygging inniheldur ýmsa íhluti eins og ljósvökva (PV) frumur, ósamstilltar vindmyllur (AWTs) og orkugeymslukerfi (Mynd 1). Þessir þættir eru samtengdir í gegnum solid-state switch (SST) sem tengir smánetið við dreifikerfið.

Mynd 1:Uppbygging microgrid byggt á hléum framleiðslu og orkugeymslu.

Orkugeymslueiningin samanstendur af rafhlöðupökkum og spennubreyti (VSC), sem stjórnar orkuflæðinu og viðheldur spennustöðugleika (Mynd 2).

Mynd 2:Aflrás orkugeymslu VSC​.

Rekstrarstillingar

Microgrids starfa í mismunandi stillingum:

• Islanded Mode:Örnetið virkar sjálfstætt, þar sem orkugeymsla heldur spennu og tíðni með V/f stjórnunaraðferðum.
• Nettengd stilling:Örnetið samstillist við aðalnetið og notar P/Q stjórn til að stjórna virku og hvarfgjarna aflflæði.
• Óaðfinnanlegur umskipti:Skiptingin á milli eyjabundinnar og nettengdrar stillingar er auðveldari með hröðum stjórnstillingum orkugeymslukerfisins.

Uppgerð og tilraunaniðurstöður

Til að sannreyna fyrirhugaðar stjórnunaraðferðir voru gerðar hermir og tilraunir. Míkrónetslíkan sem inniheldur orkugeymslu, PV og AWT var notað til að prófa mismunandi rekstrarsviðsmyndir.

Tilfelli 1: Eyjarekstur

Í eyjuhamri hélt orkugeymslukerfið spennu- og tíðnistöðugleika með góðum árangri við ýmsar álags- og kynslóðabreytingar (mynd 5).

Mynd 5:Microgrid islanded rekstrarhamur.

Tilfelli 2: Umskipti yfir í nettengda stillingu

Við umskipti frá eyjubundinni yfir í nettengdan hátt samstilltist orkugeymslukerfið fljótt við aðalnetið, sem tryggði sléttan rofa með lágmarks spennu- og tíðnifrávikum (myndir 6 og 7).

Mynd 6:Microgrid umskipti yfir í nettengda stillingu.

Mynd 7:Afköst orkugeymslu í nettengdri stillingu.

Tilfelli 3: Umskipti yfir í Eyjaham

Þegar skipt var aftur yfir í eyjaham, breytti orkugeymslukerfið stjórnunarstefnu sína og hélt stöðugri spennu og tíðni í öllu ferlinu (mynd 8).

Mynd 8:Microgrid umskipti yfir í eyjaham.

Tilraunastaðfesting

Tilraunavettvangur sem endurtekur microgrid uppsetninguna var notaður til að sannreyna eftirlitsaðferðirnar frekar. Niðurstöðurnar endurspegluðu niðurstöður uppgerðarinnar og sýndu fram á skilvirkni orkugeymslukerfisins við að stjórna óaðfinnanlegum umskiptum og viðhalda stöðugleika kerfisins.

Niðurstaða

Orkugeymslukerfi gegna lykilhlutverki í áreiðanlegum rekstri örneta, sérstaklega við að tryggja óaðfinnanleg umskipti á milli nettengdra og eyjabundinna stillinga. Þriggja lykkja stjórnunaraðferðin stjórnar á áhrifaríkan hátt aflflæði, spennu og tíðni, sem styður stöðugleika og áreiðanleika smáneta. Þessar niðurstöður veita verðmæta viðmiðun fyrir þróun og skilvirka nýtingu endurnýjanlegra dreifðra framleiðslukerfa.

Algengar spurningar

1. Hvað er microgrid?Örnet er staðbundið orkukerfi sem getur starfað sjálfstætt eða í tengslum við aðalnetið og samþættir ýmsar dreifðar orkuauðlindir og geymslukerfi.

2. Hvers vegna eru óaðfinnanleg umskipti mikilvæg í örnetum?Óaðfinnanlegur umskipti tryggja lágmarks röskun á aflgjafa þegar örnet skiptir á milli nettengdrar og eyjarstillingar, viðheldur stöðugleika og áreiðanleika.

3. Hvernig hjálpar orkugeymsla við rekstur örnets?Orkugeymsla kemur stöðugleika á spennu og tíðni, stjórnar orkuflæði og auðveldar slétt umskipti á milli rekstrarhama, sem eykur heildaráreiðanleika smánetsins.

Fyrir frekari upplýsingar um örnet og orkugeymslukerfi, heimsækjaOK-EPS.

Tilvísanir í:

[1] X. Tang, W. Deng og Z. Qi, "Rannsóknir á nettengdum/eyjarlausum umbreytingum á smáneti á grundvelli orkugeymslu,"Viðskipti Kína raftæknifélags, bindi. 26, nr. Sup. 1, bls. 1-10, 2011.