بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله به استراتژی های کنترل ریز شبکه که شامل توربین های بادی، پانل های فتوولتائیک - PV - ، باتری با باس AC مشترک هستند اشاره دارد. در حالت متصل به شبکه، سیستم مدیریت انرژی، عناصر ذخیره ساز را کنترل میکند که با توجه به شرایط شبکه، وضعیت شارژ باتری، و غیره توان را جذب یا به شبکه تحویل نماید. ولتاژ باس DC توسط اینورتر ثابت نگه داشته می شود و ولتاژ و فرکانس باس AC با شبکه برق کنترل میشود. در حالت جزیره، ولتاژ باس DC توسط سیستم ذخیره ساز و دامنه و فرکانس ولتاژ باس AC توسط اینورترهای موازی کنترل می گردد. در این مقاله، استراتژی کنترلی در شبیه سازی و نتایج به منظور بررسی روش کنترل ارائه شده نشان داده شده است.
-1 مقدمه
ریز شبکه ها از حوزه های جدید توسعه به عنوان سیستم قدرت نسل بعدی می باشند. این ریز شبکه ها به شبکه های هوشمند متصل شده است. در سطح توزیع نسل جدید مانند انرژی های تجدید پذیر - RE - منابع مانند فتوولتائیک - PV - ، باد، سلول های سوختی، و منابع سنتی انرژی مانند دیزل ژنراتور و غیره ، ایفای نقش می کنند .
به هر حال یک بار، منابع کوچک و عناصر ذخیره ساز، که توسط شبکه می تواند کنترل شود به عنوان یک ریز شبکه معرفی شود. ولی ریز شبکه ها شامل منابع بسیار، بار و عناصر ذخیره ساز محلی و یا بار و منابع شبکه بالادست می باشد.
ریز شبکه ها می تواند به صورت متصل به شبکه و یا مستقل عمل نماید. معمولا حالت مستقل از شبکه برای مدت بسیار محدود می باشد. DG و سایر منابع انرژی مانند دیزل ژنراتور و عناصر ذخیره ساز بهبود یافته بخش مهمی از ریز شبکه ها، قابلیت اطمینان به شبکه هوشمند به عنوان جنبه ای از حالت مستقل از شبکه را افزایش دهد. در حالت متصل به شبکه منابع تولید پراکنده و عناصر ذخیره ساز می توانند رفتار شبکه را بهبود دهند. ادوات ذخیره ساز استاتیکی پاسخ زمانی کندی دارند و آنها بخشی از تعادل انرژی در مدت طولانی نوسان انرژی منابع تولید پراکنده هستند. باتری ها و ذخیره سازهای هیدروژنی نوعی ذخیره ساز انرژی استاتیکی می باشد.
.2مفهوم ریز شبکه
ریز شبکه حاوی انواع منابع تولید پراکنده - DG - ، ذخیره سازی توزیع شده - DS - و انواع بار می باشد. عملا بخشی از یک شبکه توزیع برق پایین دست می باشد. بنابراین، نقطه کوپل مشترک - - PCC ریز شبکه در سمت ولتاژ پایین ترانسفورماتور پستهای توزیع می باشد.
1-2 تولید پراکنده
فن آوری های قابل استفاده برای ریزشبکه ها ممکن است شامل فن آوری های نو ظهور باشد. این فن آوری ها به خوبی شناخته شده است4]، [5 و در نتیجه، جزئیات آنها در این مقاله مورد بحث قرار نگرفته است. با این وجود، به یاد داشته باشید که نسل PV و باد با رشد قابل توجهی در تکنولوژی آنها، استفاده از امتیازات آنها برای ریز شبکه ها شایان توجه می باشد. بسیاری از دولت ها به این خواسته با تنظیم سیاست های مناسب که تشویق به تولید انرژی های تجدید پذیر شده است، پاسخ دادند. در نتیجه، سهم انرژی تجدید پذیر و کارآمد به سرعت در حال افزایش است. به عنوان مثال [6] گزارشها نشان می دهد که در کانادا، در سال 2005، 25 درصد از ظرفیت نصب شده از منابع تولید پراکنده می باشد، در حالی که در مقایسه با سال 2002 تنها 13 درصد بود.
2-2 ادوات ذخیره ساز انرژی
ادوات ذخیره ساز انرژی، یکی از اجزای اصلی و حیاتی، با تکیه بر برای عملکرد موفقیت آمیز، از یک ریز شبکه می باشد. وظیفه اصلی ادوات ذخیره سازی انرژی در یک ریز شبکه مراقبت از حفظ تعادل قدرت و انرژی با شبکه می باشد. ادوات ذخیره ساز انرژی این وظیفه را در سه سناریو انجام میدهند.
1. وظیفه توازن قدرت در یک ریز شبکه با وجود نوسانات بار با اینرسی پایین خود توانایی پاسخ سریع به این اختلالات را حفظ کند.
2. قابلیت تطبیق، زمانی که تغییرات دینامیکی در منابع انرژی متناوب وجود دارد را فراهم می کند و اجازه می دهد تا منابع تولید پراکنده به عنوان واحد قابل تنظیم عمل کند.
3. انرژی مورد نیاز اولیه برای عبور از حالت متصل به شبکه به حالت جزیره ای را در ریز شبکه ها فراهم می کند.
در میان فن آوری ذخیره ساز انرژی در دسترس 7] ، [8، باتری، فلایور و خازن های حجیم قابل اجرا برای انواع ریز شبکه ها می باشند
در استفاده از فلایور، می توان آن را به عنوان یک سیستم ذخیره ساز مرکزی برای کل ریز شبکه استفاده کرد. در استفاده از باتری می تواند هم در باس DC هر ریز منبع نصب شده و یا می تواند به عنوان یک سیستم ذخیره ساز مرکزی استفاده شود. باتری ها عملکرد فوق العاده که قادر به ذخیره انرژی برای تقاضاهای آتی فراهم می کند. سوپر خازن انتخاب گرانی نسبت به هر دو باتری و فلایور خواهد بود.
.2,3 واسط منابع انرژی پراکنده - DER -
منابع انرژی پراکنده - DER - به هر دو تولید پراکنده و فن آوری ذخیره ساز انرژی اشاره دارد. بسیاری از فن آوری های در حال ظهور DER نیازمند یک واسط اینورتر به منظور تبدیل انرژی به AC است. این واسط ممکن است از هر دو مبدل و اینورتر و یا تنها یک اینورتر تشکیل شده باشد. رابط انرژی با فیلتر و سیستم های حفاظت لازم همراه خواهد شد. با قابلیت کنترل ولتاژ و فرکانس مبدل، منابع انرژی پراکنده DER از عملکرد ریز شبکه حمایت خواهد کرد.
5-2 بار ریز شبکه
یک ریز شبکه می تواند انواع مصرف کننده ها را داشته باشد: مسکونی، تجاری و صنعتی. به طور کلی، کاربران تجاری و صنعتی به عنوان بارهای حساس، که خواهان درجه بالایی از کیفیت توان و قابلیت اطمینان تعریف شده است می باشند. این طبقه بندی از بارها در راه اندازی ریز شبکه ها مهم است و برای رسیدن به استراتژی مناسب انتظار می رود که:
1. امکان تامین توان از داخل ریز شبکه یا شبکه بالا دست در حالت متصل به شبکه.
2. امکان تثبیت ولتاژ و فرکانس در حالت مستقل از شبکه.
3. بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان در بارهای حساس.
4. پیک سایی بار برای بهینه سازی عملکرد منابع انرژی پراکنده.
بخشی از بارهای غیر حساس می تواند به عنوان بارهای قابل کنترل برای رسیدن به استراتژی بالا در یک ریزشبکه استفاده شود
شکل.1 ریز شبکه کوپل AC مشترک
.3 استراتژی های کنترل مدار
استراتژی کنترل و برنامه مدیریتی توان ریزشبکه هیبرید کوپل AC به طور عمده در حفظ تعادل توان و ولتاژ باس و فرکانس کنترل AC به خصوص در حالت مستقل در درون ریز شبکه متمرکز شده است. در این ساختار، منابع تولید پراکنده و ادوات ذخیره ساز می تواند مانند منبع ولتاژ AC موازی و یا منابع جریان مدل شود. نمای کلی از طرح های مدیریت انرژی و توان برای ریز شبکه های کوپل AC در شکل 2 نشان داده شده است.
این استراتژی ها را می توان به دو حالت متصل به شبکه و مستقل از شبکه تفکیک کرد. در حالت متصل به شبکه، استراتژی مدیریت توان را می توان به حالت پخش بار توان - که در آن مبادله توان بین ریز شبکه و شبکه اصلی از یک سطح کنترل / طرح بهینه سازی بالاتری برخوردار است - و عدم پخش بار توان خروجی تقسیم کرد. در حالت پخش بار خروجی، ریز شبکه مانند یک منبع توان قابل کنترل و یا بار عمل کند و می تواند پشتیبانی ارزشمندی برای شبکه و یا مدیریت بار را فراهم می کند. برای تحقق این امر، ادوات ذخیره ساز اجتناب ناپذیر هستند.
در این حالت، منابع تولید پراکنده و ادوات ذخیره ساز در حالت کنترل توان به کار می روند. کنترل توان را می توان با کنترل جریان و یا کنترل ولتاژ تحقق داد. حالت کنترل جریان در وضعیت متصل به شبکه استفاده می شود، جریان خروجی منابع تولید پراکنده به منظور مطابقت با توان مرجع کنترل می شود و ولتاژ خروجی و فرکانس توسط شبکه تعیین می شود.
