Microgrid باعتبارها وسيلة هامة لتحقيق واسع النطاق توزيع استخدام الضوئية والتخطيط وبناء أنظمة الطاقة الشبكة الصغرى التخزين الضوئية وزعت يمكن أن تقلل من الاعتماد على شبكات الكهرباء الكبيرة. وعموما، فإن أهمية تطوير التخزين الضوئية موزعة microgrid أساسا في المجالات الأربعة التالية:

أولا، تمهيد الناتج الضوئية تموج السلطة. لأن PV هو غاية سوف تقلب المتقطع وعدم اليقين تجعل لها تأثير كبير عند الاتصال بالشبكة. عن طريق تكوين كمية مناسبة من جهاز تخزين الطاقة، قد تكون مثل هذه القوة الضوئية وجود schedulability السيطرة عليها والشبكة بأكملها، والضوئية تحسين الوصول النفاذية الشبكة.

ثانيا، تقليص الفارق بين طاقة الحمل الذروة وتحسين استخدام البنية التحتية الشبكة. القائمة نظام الطاقة إذا تم تكوين نظام تخزين الطاقة سعة كبيرة كافية، فمن الممكن لتخزين الطاقة الكهربائية على نطاق واسع، أي في فترة الحمل منخفضة من الطاقة الكهربائية المخزنة، وإطلاقه في ساعات الذروة، فإنه يمكن أن تقلل من منشآت الطاقة قدرة التكوين، وتحسين استخدام المعدات ونقلها وتوزيعها، وتأخير بناء شبكة التوزيع الحالية.

ثالثا، لتعزيز قدرة الاستقرار الاستعداد إمدادات الطاقة، وسلامة شبكة الكهرباء والجودة. لضمان سلامة وموثوقية قوة معينة، يجب أن توفر الطاقة الفائضة من إمدادات الطاقة الحالية، بحيث عندما فشل شبكة الكهرباء، ونظام تخزين الطاقة يمكن استخدامها لامدادات الطاقة الاحتياطية، وتشكيل مؤقت من شبكة صغيرة، لتوفير طاقة احتياطية حتى يتم استعادة السلطة الحمل المهم.

رابعا، قوة احتياطية في حالات الطوارئ. وهو يحدث عندما سوء نوعية السلطة، وانقطاع التيار الكهربائي أو عند انقطاع التيار الكهربائي، microgrid التخزين الضوئية يمكن أن تكون خارج الشبكة، لإنشاء الجهد مستقرة من البطارية تراكم خلال العاكس، لضمان العادي توليد الطاقة الكهربائية الضوئية، مستقل امدادات الطاقة الأحمال الحرجة المحلية، وتقدم هناك الطاقة الاحتياطية لحالات الطوارئ.

أولا، التطور الحالي لتخزين موزعة microgrid البصرية

microgrid التخزين الضوئية يمكن أن ينظر إليها على أنها مجموعة من الضوئية توزيعها، وأجهزة تخزين الطاقة، وتكوين يضم تحميل المحلية والنقل والتوزيع، بما في ذلك نظام إدارة مع شبكة الكهرباء المحلية الصغيرة، وقبل وصول نقطة اتصال واحد مشترك الشبكات الكهربائية الكبيرة، ويمكن أيضا أن تدار إما عملية موازية بشكل مستقل. microgrid السلطة لتوليد الطاقة الكهربائية الضوئية، وما شابه ذلك وزعت بشكل رئيسي سعة صغيرة نسبيا (عادة أقل من 50MW). مقارنة مع التقليدية امدادات الطاقة شبكة الكهرباء، ويمكن التخزين الضوئية موزعة microgrid تحسين تلبية متطلبات المستخدمين سلامة وموثوقية عالية على نحو متزايد، وتوفير احتياجات الطاقة من تنويع وشخصية لمستخدمين مختلفين.

Microgrid منذ عام 2001 من قبل عالم أمريكي، وحاليا في جميع أنحاء العالم للحصول على الكثير من الاهتمام وكان تطبيق المظاهرة، ولكن حتى الآن، مختلف دول العالم والمؤسسات البحثية والتركيز على البحوث حول تعريف كل من مختلفة الشبكة الصغيرة مثل الولايات المتحدة تركز الدراسة على استخدام microgrid microgrid تحسين نوعية الطاقة والموثوقية، والأبحاث اليابان في التركيز microgrid على استخدام الطاقة المتجددة؛ هو أكثر المعنيين البحوث في أوروبا حول microgrid ربط microgrids متعددة وبتسويق قضايا المعاملات.

طريقة واحدة فعالة لتوزيع microgrid التخزين الضوئية هي ضمان تنفيذ استراتيجية للتنمية المستدامة للطاقة في الصين وإمكانات التنمية الضخمة. وأشار "الخطة الخمسية الثالثة عشرة" إلى أن الشبكة الوطنية، وتنمية الطاقة الطاقة الموزعة هي واحدة من اتجاه التغيير. في تطوير الطاقة الضوئية القائمة على توزيع أساسا مبدأ "الظروف المحلية، والاستفادة العلمية"، وذلك أساسا في هي التي شنت على الجانب المستخدم قرب الاستهلاكية السلطة الأقرب إلى تحسين كفاءة استخدام الطاقة وخفض التكاليف ونقل الخسارة.

ويمكن أن يتوقع، وقوة الصين لتغيير النص من تنفيذ 9 متعمقة للنظام إمدادات الطاقة الحالية، وظائف حكومية وظائف الشركات سيفصل تدريجيا، الفصل التام بين توليد الكهرباء وشبكة النقل والتوزيع، إلى إنشاء آلية السوق التنافسية من جانب جيل، والتي يتم توزيعها وقد وضعت تطوير نظام الطاقة على أساس متين. وتتخذ ثورة الطاقة المكان أيضا لتوزيعها توفر تطبيقات الطاقة فرصا كبيرة في الشبكة. "ثلاثة عشر خمسة" المقترح تخطيط الشبكة دولة مؤسسة الشبكة اقتراحا صريحا على محمل الجد تنفيذ الخطة الاستراتيجية الوطنية على تعزيز إنتاج الطاقة والثورة الاستهلاك، وتحسين تدريجيا هيكل شبكة التوزيع، وبناء شبكة التوزيع الذكية، والطاقة الموزعة نقطة التكيف على مساحة واسعة من الخصائص التنمية، لتلبية الوصول مرونة وكفاءة استخدام الطاقة الموزعة، ودعم كامل عام 2020 الوطنية 100 الجديدة مدينة نموذجية الطاقة، و 200 الأخضر مظاهرة طاقة البناء مقاطعة، والحد الأقصى لتلبية احتياجات التنمية من الطاقة المتجددة الموزعة.

ثانيا، تصميم نموذجي من التخزين الضوئية توزيع الشبكة الصغيرة

1. microgrid توزيع تتكون من التخزين الضوئية

ويتألف توزيع microgrid التخزين الضوئية أساسا توزيع النظم الكهربائية الضوئية، ونظم تخزين الطاقة البطارية، وما يرتبط بها من توزيع الطاقة الكهربائية، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، وما شابه ذلك. حيث، عندما شبكة الدعم، PV نظام تخزين الطاقة وإمدادات الكهرباء الرئيسية في الشبكة الصغيرة متناهية الصغر، تحميل الكهرباء بشكل رئيسي من الضوئية، ونظام تخزين الطاقة يمكن أن تقلب الضوئية بشكل سلس، وتحسين الجزئي الوصول دية شبكة الكهرباء. عندما انقطاع التيار الكهربائي، يتم تشغيل التخزين الضوئية microgrid الطوارئ امدادات الطاقة الاحتياطية، وإنشاء ال Piconet معتمد من قبل المحول حافلة اللاسلكي، يمكن أن توفر نظام توليد الطاقة الكهربائية الضوئية إمدادات مستمرة من الطاقة للحمولة داخل microgrid. أنظمة التخزين الضوئية عادة التكوين microgrid هو مبين في الشكل 1.

FIG 1 microgrid توزيع نظام التخزين الضوئية التكوين التخطيطي

(1) نظام توليد الطاقة الكهربائية الضوئية

الضوئية نظام توليد الطاقة بما في ذلك وحدة نمطية الضوئية والعاكس الضوئية. الوحدات الكهروضوئية هي المصدر الرئيسي لتوليد الطاقة من الأنظمة الكهروضوئية. وهناك أنواع عديدة من الوحدات الضوئية، مثل الخلايا واحد الكريستال السليكون الشمسية وخلايا السليكون الشمسية الكريستالات، الخلايا الشمسية السيليكون غير المتبلور ومركب عديد الهيدروكسيل مثل الخلايا الشمسية. التطبيق العام، ويفضل "البولي سيليكون". PV العاكس هو جوهر لتحقيق تحويل الطاقة AC-DC. PV العاكس العاكسون سلسلة الرئيسية ومحولات المركزية، يتم استخدام النظام بشكل عام صغيرة سلسلة العاكس السلطة.

نظام تخزين الطاقة (2) بطارية

ويتضمن بطارية نظام تخزين الطاقة بطارية التخزين، نظام إدارة البطارية وتحويل تخزين الطاقة. طاقة بطارية تخزين باعتبارها الناقل لتخزين الطاقة، ويمكن تحقيق تتحرك الطاقة وتعويض الطاقة يمكن أن يتحقق. حيث الليثيوم أيون التكنولوجيا بطارية تخزين هي التكنولوجيا الجديدة على نطاق واسع كفاءة تخزين الطاقة الكهروكيميائية وتقنيات تخزين الطاقة بالمقارنة مع البطاريات الأخرى، بطاريات ليثيوم أيون دينا المزايا التالية: ارتفاع الجهد، وارتفاع كثافة الطاقة، وارتفاع انتاج الطاقة، وكفاءة الطاقة عالية، طويل عمر البطارية، وانخفاض التفريغ الذاتي، والتلوث البيئي، الخ، لذلك تستخدم على نطاق واسع أكثر أنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع. قد تكون المجموعات مجموعة إدارة البطارية بطارية نظام مراقبة جولة وإدارتها وحمايتها، وأجهزة الإنذار، وما إلى ذلك لتحقيق أقصى قدر من كومة خلية لتمديد عمر التخزين. نظم تخزين الطاقة الكبيرة عموما استخدام هيكل وحدات ثلاث طبقات، يضم نظام إدارة كومة (BAMS)، الكتلة نظام إدارة البطارية (وBCMS)، وحدة بطارية إدارة وحدة (وBMU) مكونات وما شابه ذلك.

(3) نظام إدارة الطاقة (EMS)

EMS هو عبارة عن شبكة كامل نظام PV التحكم الجزئي، ويتألف نظام إدارة الطاقة عنصر تحكم عملية تحديد وضع وجدولة وقوة تشغيل المعدات، على وجه التحديد عملية مستقلة أو نظام التشغيل المتوازي وفقا للشبكة تحديد الدولة، وقت التشغيل مستقل كاملة الضوئية جدولة السلطة ونظام تخزين الطاقة وفقا لمبدأ السلطة التوازن لاستكمال جهاز الضوئية وفقا لحالة النظام والدولة من بناء شبكة وبدء وقف السيطرة على مراقبة العاكس، والعاكس وضع مزدوج، شبكة في وقت التشغيل اكتمال السيطرة بدء وقف العاكس وضع مزدوج وفقا للحالة التحكم في شحن البطارية وشبكة العاكس.

2. مبادئ التصميم

نظام PV الهجين الصغير شبكة أنا مصمم، يجب النظر في المسائل الرئيسية التالية:

البطارية (على سبيل المثال، وبطاريات الرصاص الحمضية) يجب أن يكون عمر تشغيلي أعلى. بشكل عام، على عمق 100 التفريغ، وتهمة والتفريغ دورة الرصاص الحمضية بطارية 600-1000، في 80 التفريغ عمق 800-1200 مرات. تصميم نظام الشبكة الصغرى تمشيا مع بسيطة وموثوق بها، ودرجة عالية من الأتمتة. وتشغيل مختلف الأجهزة امدادات الطاقة السيطرة على نظام microgrid يجب أن تكون مصممة لتشغيل غير المراقب تماما، ونظام أقل الصيانة. في ضمان أمن وموثوقية الأساس، لتقديم خدمات عالية الجودة نوعية الطاقة، والاحتياجات ضمان الكهرباء للسكان المحليين. الموارد الطبيعية المحلية وخصائص استجابة الطلب الحمل، في حين أن أعلى استفادة ممكنة من موارد الطاقة الشمسية، والحد من انخفاض الضوء، لضمان أن في الأيام الممطرة 2 أيام، 50 من المتطلبات الهامة تحميل السلطة. النظام هو وحدات في التصميم، من السهل بعد التوسع، والمصممة لتلبية احتياجات التوصيل والتشغيل.

3. حالة التشغيل نموذجي

التخزين الضوئية الصغيرة الشبكة مقسمة إلى دول التشغيلية الأربعة التالية.

(1) نظام وشبكة عمل

النظام وتشغيل الشبكة الوقت، وفي وضع تشغيل لPCS، ويحدد EMS سواء احتياجات PCS لشحن البطارية والشحن وفقا للطريقة التي حالة شحن البطارية، لا حاجة لمحطة توليد الكهرباء مقبول ال Piconet المقرر، الضوئية شبكة معكوس أقصى إزاحة توليد الطاقة ومتناهية الصغر الحاجة محطة كهرباء لقبول جدولة التعليمات، EMS أمر جدولة لجهاز التحكم العاكس الضوئية وفقا لقوة التعليمات التي تم إنشاؤها.

تسليم (2) شبكة مستقلة ل

في وضع EMS وشبكة تم الكشف عن إذا فشل شبكة الكهرباء أو انقطاع التيار الكهربائي، والسيطرة وشبكة مفاتيح OFF، في حين PCS آليا لتعمل بشكل مستقل، ونظام يبدأ تشكيل مصدر التيار الكهربائي في شكل الجهد، يتم إيقاف العاكس الضوئية أسفل بسبب انقطاع التيار الكهربائي ، بدء EMS PCS بعد الانتهاء من العاكس إعادة تشغيل تحكم الشبكة، ونظام يدخل في وضع قائمة بذاتها.

(3) نظام تعمل بشكل مستقل

نظام التشغيل المستقل، ومبدأ الإدارة هو الحفاظ على التوازن الحيوي EMS قوة ال Piconet من خلال إدارة الطاقة والجهد تحميل الحافلات وضمان تيرة مستقرة. في هذا الوقت، PCS تعمل مصدر الجهد، والجهد الناتج من شبكة AC من ثلاث مراحل، الضوئية عملية العاكس بالتوازي. في هذا الوقت، والقوة اللازمة لإدارة حجم الطاقة المولدة والحمل وفقا لحجم الحمل والسلطة EMS توليد الطاقة الضوئية.

في هذه الحالة ينقسم النظام إلى وضعين العملية، تحميل السلطة واحدة أكبر من انتاج الطاقة من مصادر الطاقة الموزعة، حيث احتياجات إمدادات الطاقة من توليد الطاقة القصوى، والجزء المتبقي من PCS تحميل التكميلي، يتم تحرير الطاقة البطارية، EMS في الوقت الحقيقي رصد لحالة البطارية عندما تفريغ البطارية إلى قطع التيار الكهربائي، يجب EMS بدء إدارة الأحمال. إدارة الأحمال وفقا للحاجة الفعلية لتصنيفها للأحمال مختلفة وحساسة بشكل تفضيلي لتحميل السلطة مهمة، حتى إزالة الأولى من الحمل ليست مهمة لوقف التفريغ للبطارية، تحميل السلطة الثانية هي أقل من الطاقة المستهلكة من قبل انتاج الطاقة، سوف PCS شحن البطارية في هذا الوقت، ونفس الشيء EMS الوقت الحقيقي الكشف عن حالة البطارية، عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل EMS لحد من انتاج الطاقة من إمدادات الطاقة، وإلى نظام توليد الطاقة الكهربائية الضوئية جدولة مقبولة، والسيطرة على الانتاج وفقا لحجم الحمل، ونظام توليد الطاقة لا يمكن أن تقبل جدولة، ويتحقق EMS عن طريق التحكم في التحول إلى توليد الطاقة السيطرة. لعدد وافر من مجموعات من تكوين نظام العاكس المتصلة بالشبكة، العاكس الضوئية للحد من تأثير على بدء في نفس الوقت الجهد حافلة، وفقا للحالة الفعلية (مراقبة أداء العاكس الضوئية، وعدد ومستوى السلطة، الخ) منه للسيطرة على خطوة.

(4) لتسليم مستقلة الشبكة

بعد بالكشف عن دولة بذاتها EMS أن الجهد الشبكة أمر طبيعي، ويتم تبديل PCS الأولى وضعية التشغيل لعملية موازية، PCS تلقائيا بضبط الجهد من الجهد الناتج من التزامن شبكة الكهرباء، EMS ثم أغلقت ومفاتيح الشبكة، وجميع الأجهزة والشبكة العملية، ونظام ادخل ووضع تشغيل الشبكة.

الثالث، وتحليل حالة تصميم التطبيق

1. تطبيق وصف المشهد

PV مجموعة 2 يظهر في توزيع طوبولوجيا شبكة التخزين الصغيرة الضوئية في FIG تطبيق معين / DC وحدة تحكم المسؤول الذكي لشحن نظام تخزين الطاقة من العاصمة، بعد تحويل DC / AC متصلة حافلة AC، يتم استخدام البرنامج على نطاق واسع تخزين الشبكة الصغرى البصرية والتخزين وأنظمة الشبكات الضوئية التكامل السيارات الكهربائية السيطرة عليها والضوئية DC شحن أكوام وغيرها من التطبيقات.

FIG 2 توزيع طوبولوجيا microgrid التخزين الضوئية

كتلة طوبولوجيا الرسم البياني هو مبين في الشكل 2 للمعلمات النظام كما يلي: مجموعة PV: 20kWp، والجهد الدائرة المفتوحة من 720V، DC / DC تهمة تحكم: أ 20KW، ونظام تخزين الطاقة: بطارية الرصاص الحمضية 72kWh (360V / 200AH)؛ DC / تحويل AC: أ 20KW، تحميل AC: تحميل الحياة المحلية، بما في ذلك تكييف الهواء والإضاءة والطبخ وغيرها من الأحمال.

2. التخزين الضوئية الطاقة التصميمية التكوين

أولا بما يتماشى مع الظروف المحلية، مبادئ تصميم العلمية، وتطبيق بناء السقوف 250m2، ويمكن تركيب الخلايا الضوئية نسخة 20kWp. مفتاح التالي لتحديد القدرات وتكوين نظام تخزين الطاقة الضوئية والحمل.

أقصى حمولة AC حوالي 17KW، بعد النظر في هامش المحسوبة في تحميل 20KW، لتلبية الطلب على الطاقة ل1H. ما يقرب من سعة التخزين 20kWh على نحو فعال، والنظر في كفاءة تحويل AC-DC، يتم تعيين إلى 90، والحد الأقصى 90 من عمق التفريغ المحسوب وفقا لعامل قدرة نظام 0.8، تكوين قدرة 20 / 0.8 = 25kWh.

DC متطلبات الجهد: تجسيد تحويل DC / AC 127 الاستخدامات AC: تعزيز محول 380 وشبكة العزلة، ومؤشر العاكس تعديل هو 0.85، بحيث DC الجهد Udc210V، والذي يحدد نظام تخزين الطاقة، كما تصريف الحد الأدنى من الجهد.

مع الأخذ بعين الاعتبار التكامل بين التخزين البصري هو تطبيق السيناريو، على أساس متوسط تردد التفريغ مرة واحدة في اليوم، وتصريف الحد الأقصى 1C الحالي. ليثيوم أيون نظام بطارية تخزين الطاقة، والجهد خلية من 3.2V (قياسي)، 2.5V قطع التيار الكهربائي. 1 يسرد الجدول تكوين ثلاثة أنواع من نظام تخزين الطاقة لتلبية متطلبات النظام.

الجدول 1 تصميم تكوين نظام تخزين الطاقة

3. نظام إدارة تخزين الطاقة

المقارنة يتضح من الترتيب المذكور أعلاه، ويتم اختيار تجسيد المذكورة أعلاه كبيرة نسبيا خلية بطارية قدرة، الشركات المصنعة للبطارية كل مختلف نوع البطارية المستخدمة، تحتاج إلى عناية خاصة.

من أجل ضمان شحنة البطارية الواحدة متوازن والتصريف، يجب تكوين نظام إدارة التخزين مسؤولة عن إدارة النظام، وتشمل الميزات الرئيسية معلومات أساسية قياس عملية الخلية، وتقدير قوة، وجوانب المعادلة، ونقل البيانات بين الخلايا، على وجه التحديد كما هو مبين في الشكل (3).

الشكل (3) الليثيوم نموذجي مخطط العمارة نظام إدارة تخزين الطاقة

لاستكمال إدارة ذكية والسيطرة على العلبة البطارية بالكامل، وينقسم نظام إدارة البطارية بشكل عام إلى ثلاثة مستويات: طبقة الرقابة الإدارية الخلية (CSC)، وحدة إدارة البطارية (SBMU) وحدة بطارية إدارة الطاقة (MBMU). CSC من مربع البطارية، والحصول على البيانات لمعلومات حيدة الخلية الداخلية للمربع بطارية، مرفوع البيانات إلى SBMU، في حين أن حالة البطارية لاستكمال توازن بين خلية واحدة وفقا للتعليمات التي يصدرها SBMU. SBMU على مربع التحكم الرئيسية، وشحن البطارية لإدارة مجلس الوزراء، ومجلس الوزراء CSC مفصلة البطارية الداخلية تلقي البيانات التي تم تحميلها، أخذ عينات من الجهد البطارية ومجلس الوزراء الحالي، لSOC، SOH حساب وتصحيح، وقبل شحن الانتهاء من شحن البطارية وإدارة مكافحة التفريغ، وتحميل البيانات إلى MBMU.

تثبيت MBMU في مربع التحكم الرئيسية، MBMU المسؤولة عن تشغيل وإدارة نظام البطارية بالكامل يتلقى البيانات SBMU تحميل لتحليل ومعالجة مع الأجهزة الخارجية للتفاعل عبر الاتصالات الجافة ونظام مجلس الوزراء البطارية إلى الأمام البيانات إلى نظام البطارية الرصد ونظام العرض حفظ.

4. تحليل النتائج التشغيل

نظام التخزين الضوئية أحد يستطيع أن يضمن نظام microgrid وجود شبكة وقائمة بذاتها وضعين من العملية، كما يمكن تحقيق الاستقرار في تذبذب PV، FIG 4 هو يوم ومنافذ نموذجية للتحكم في تشغيل منحنى القوة ثابت .

نموذجي منحنى التشغيل اليومي 4 في FIG microgrid التخزين الضوئية

من نتائج العملية، microgrid التخزين الضوئية موزعة قادرة تماما على تحقيق الاستقرار في سلطة الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية تقلبات مؤقتة، والحد من تأثير تقلبات الطاقة الموزعة شبكة توزيع الطاقة الكهربائية.

رابعا خاتمة

المستقبل "الإنترنت الطاقة"، فإن خط نقل الجهد العالي يكون "العمود الفقري"، أن تكون مؤلفة من مختلف شبكة الطاقة المتجددة وmicrogrid. "الإنترنت الطاقة" للتأكيد على أن عددا كبيرا من الطاقة الموزعة، الضوئية ولا سيما الحصول توليد الطاقة، وأكد أن المعلومات والطاقة والنقل وكفاءة عالية السرعة والطاقة وغيرها من التركيز متعددة الناقل عن مشاركة تنظيم السوق. في "الطاقة الإنترنت" الخلفية، سيحل محل شبكة توزيع الشبكة الصغيرة الموجودة، تصبح الطاقة هندسة الشبكات جانب مهم جدا، والحمل هو كبير، وصول حاملة الطاقة الموزعة، ويتحقق تشتت الطاقة، والوصول، الاستهلاك والإنتاج والإدارة والتنظيم من شبكة متكاملة.

المصدر: جديد مواد الصناعة