Потребность в электроэнергии никогда не заканчивается
,
Распределенная генерация
Как вы догадались, да, потребность в электрической энергии никогда не заканчивается. Наряду с ростом спроса на электроэнергию, проблемы устойчивого развития, экологические проблемы, качество и надежность электроэнергии стали проблемой.
Электроэнергетика становится все более напряженной, поскольку существующие системы передачи и распределения сталкиваются с их эксплуатационными ограничениями с ростом нагрузки. В таких условиях распределенная генерация с альтернативными источниками является неотложной задачей.
Распределенная генерация подразумевает использование множества небольших генераторов мощностью от 2 до 50 МВт, расположенных во многих стратегических точках по всему городу и поселкам, так что каждый из них обеспечивает электроэнергию небольшому числу потребителей поблизости, а рассредоточенное поколение относится к использованию даже меньших генерирующих единиц, менее 500 кВт, и часто для обслуживания отдельных домов или предприятий.
Более поздние публикации, как правило, объединяют две категории в одну (то есть распределенную генерацию), чтобы ссылаться на выработку электроэнергии на сайтах заказчика для обслуживания части или всей нагрузки клиента или в качестве резервной мощности, или на подстанциях для снижения пиковой нагрузки и отсрочки подкрепление подстанции.
Дизель-генераторная установка, которую мы используем в качестве резервного источника питания в течение десятилетий
Распределенная генерация не является новой концепцией, поскольку традиционный дизельный генератор в качестве резервного источника питания для критической нагрузки используется на протяжении десятилетий.
Однако из-за его низкой эффективности, высокой стоимости, шума и выхлопа дизельный генератор был бы неприемлемым в любых применениях, но в чрезвычайных ситуациях и полевых работах, и он никогда не становился истинным источником распределенной генерации на сегодняшней основе.
То, что наделяет новый смысл этой старой концепцией, - это технология. Экологически чистые возобновляемые источники энергии (такие как фотогальванические устройства и ветровые электрогенераторы), чистые и эффективные технологии использования ископаемого топлива (такие как микрогазовые турбины) и водородные электрические устройства (топливные элементы) предоставили большие возможности для развития распределенных поколение.
Газовые микротурбины в диапазоне от 25 до 100 кВт могут быть серийно изготовлены по низкой цене с использованием пневматического оборудования и рекуперации для достижения разумной эффективности на 40% только с выводом электроэнергии и 90% для электрической и тепловой микро-когенерации.
Топливные элементы обладают нулевой эмиссией, высокой эффективностью и надежностью и, следовательно, имеют потенциал для действительно революционной генерации энергии.
Водород может быть либо непосредственно поставлен, либо реформирован из природного газа или жидкого топлива, такого как спирты или бензин. Отдельные устройства имеют размер от 3 до 250 кВт или даже больше мегаваттного размера.
Самый быстрорастущий источник возобновляемой энергии - энергия ветра. По всему миру доступная энергия ветра превышает установленную мощность традиционных источников энергии в четыре раза. Фотогальванические системы могут использоваться в различных размерах и демонстрировать лучшие потенциалы в тех районах с высокой интенсивностью и надежностью солнечного света.
Резервные батареи на подстанции Cliff Street (фото: nfrastructureemily.com)
Кроме того, эти генераторы энергии значительно улучшили технологии хранения, такие как батареи, ультраконденсаторы и маховики. Системы маховика могут доставлять 7 00 кВт в течение 5 секунд., в то время как суперконденсаторы с 28 ячейками могут обеспечить до 12, 5 кВт в течение нескольких секунд.
Применение вышеуказанных технологий генерации и хранения в среде DG связано с новыми техническими проблемами.
Модули распределенной генерации (DG) требуют взаимодействия электроники и различных методов управления и диспетчеризации. Блок DG должен работать как в режиме острова, так и в режиме сетки. В островном режиме он должен обеспечивать устойчивую, низкую ошибку регулирования, низкое полное гармоническое искажение (THD) и быстрое питание переменного тока при различных возмущениях нагрузки.
В режиме с привязкой к сетке он должен обеспечивать устойчивую развязанную активную мощность P и реактивную мощность Q и правильное поведение при подключении, отключении и повторном включении. Если несколько устройств параллельно с одним и тем же терминалом или шиной, необходимо обеспечить правильное распределение нагрузки между устройствами.
Преобразователь напряжения постоянного / постоянного тока (VSI) является наиболее широко используемым интерфейсом для блоков DG, который включает множество аспектов топологии и управления в разных условиях эксплуатации. Только с удовлетворительными характеристиками управления каждого отдельного устройства можно параллельно с двумя или более инверторами или подключать один или несколько инверторов к энергосистеме. Это включает в себя управление P и Q при различных местных характеристиках нагрузки и рабочих условиях.
Как указано выше, огромная сложность интерфейсов силовой электроники для блоков DG создает множество проблем для исследования, а также множество возможностей для продвижения технологий. Многие из проблем были решены или частично решены, в то время как многие из них остаются нерешенными или даже необоснованными.
В целом, практически функционирующая система DG должна правильно решать возможные технические проблемы в следующих трех категориях: управление одним инверторным блоком с качеством выходного напряжения в островном режиме, управление реальной реальной и реактивной мощностью, протекающей между блоком DG и утилитой сетку в режиме сетки, а также управление выводом или преобразованием на передней панели для высокой производительности и низких накладных расходов.
Из-за большого потенциала технологий DG эти исследовательские проблемы заслуживают особого внимания и требуют тщательных дальнейших исследований.
Распределенное генераторное и сетевое измерение (VIDEO)
Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.
Справка: Интеграция зеленой и возобновляемой энергии в электроэнергетические системы / Али Кейхани, Мохаммад Н. Марвали, Мин Дай (покупка печатной копии из Амазонки)