היתרונות של הדור המסוים של מערכת

מבוא

רשתות חשמל מודרניות להתמודד עם לחץ חסר תקדים כמו מקורות אנרגיה מתחדשת להחליף צמחים מסורתיים דלק מאובנים, לוחות סולאריים, ו אחסון סוללות הם בשפע ברמת ההפצה, אבל הטבע לסירוגין והוגן שלהם מציג אתגרים חדשים יציבות. הדור המנופח מציע פתרון מבטיח: קיבוץ משאבים אנרגיה בקנה מידה קטן לתוך רשתות מתואמות אשר מתנהג כמו גישה אחת, נשלטת זה לא רק יתרונות מרכזי של אנרגיה, אלא גם מסוגל לספק יתרונות מרכזיים של אנרגיה, אלא גם פונקציות כוח.

מה זה הדור המנופל?

הדור המקובצים של דורות שונים מתייחס למיזוג האסטרטגי של מקורות כוח בקנה מידה קטן - באופן חד-משמעי פחות מ-10 מגה-וואט כל אחד - בקבוצה מתואמת שניתן לנהל כמשאב יחיד.בניגוד למודל המסורתי של תחנות כוח גדולות, מרוחקות להאכיל מערכת שידור חד-דרך אחת, אשכולות מאפשרות זרימת אנרגיה דו-צדדית ואיזון מקומי.

• גג ומערך מוצרי פוטו-וולטאי שמש בקנה מידה בינוני (PV)
• טורבינות רוח (onshore ו-Little Off)
• מערכות אחסון אנרגיה סוללות (BESS)
• חום וכוח (CHP)
• צמחים הידרואלקטריים קטנים
• תאי דלק ומיקרו-טורבינס

משאבים אלה קשורים באמצעות תשתיות תקשורת מתקדמות ובקרה, ומאפשרים להם לפעול בשיתוף פעולה כדי לתמוך בתדירות הרשת, מתח ואיכות כוח. Clustering יכול להתרחש במזינה יחידה, על פני תת-קרקעית, או אפילו על פני אזור גיאוגרפי רחב יותר, בהתאם ליעדים. במהות, זה הופך אוסף בלתי נפרד של גנרטורים בלתי צפויים לרשת צפויה, משלחת נכסים שניתן לסמוך עליה.

כיצד קלוסטרינג דיפר מ Aggregation מסורתי

⁇ מסורתית, כגון תחנות כוח וירטואליות (VPPs), משלבת גם DERs, אך מקבץ מקומות דגש רב יותר על FLT:0proximityFLT:1 ו-FLT:2local תיאום 3FLT 3FLT 3A בדרך כלל חולק קו משותף של צומת חשמל או הפצה, המאפשר תגובה מהירה יותר להפרעות מקומיות.

יתרונות של מערכת

יציבות גריידית כוללת יציבות מתח, יציבות תדירות, ויציבות זווית רוטורית. דור מפוספס ישירות משפר את כל שלושת הממדים באמצעות שליטה מתואמת ויכולות תגובה מהירות.

המונחים: Voltage

וריאציות וולטאז היא בעיה נפוצה ברשתות ההפצה עם חדירה גבוהה של מתח מסורתי רגולציה נשענת על שינויים על עומס על שבב בנקי capacitor, איטי ומכני. Clusters מצויד עם חומרים חכמים יכול להזריק או לספוג כוח תגובתי בזמן אמת, שמירה על מתח בתוך גבולות מקובלים. a אשכול של PV וסוללות, למשל, יכול להעלות את המתח בתקופות כבדות ונמוכות יותר, בהשוואה לסיכון נמוך יותר, להורדת של 40% לתפקוד של מחזורי תיבות של 1FDatervate (R) ל- 40%) ל-R4 מחקרים סטנדרטיים (RuptexerFDuptended) ל-Ruptended to Redefertortoratertortortortortortortortortortortorateratertorateraterated) ל-Rated) ל-Rated) על ידי .

תמיכה בתדירות גבוהה ו-Inertia Emulation

יציבות תדירות היא מאוימת כאשר גנרטורים קונבנציונליים גדולים - המספקים פולשים רוטטים - הם עקורים על ידי משאבים מבוססי מופנם. Clusters יכול לחקות אינרציה באמצעות אחסון מהיר ואלגוריתמים אינרציה סינתטית. כאשר אירוע תדירות מתרחש, אשכול יכול להגיב ב- מילימטריים, הזרקת או לספוג כוח פעיל לעצור את קצב השינוי של תדירות האחסון (CoFib) הוא בעל ערך מוסף (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בתדירות גבוהה של מינרלים) של תאים חכמים (DVerty) או LTerty) של תאים חכמים (DVerty) של תאים גמישים) עם תאים גמישים) של תאים גמישים (DVerty) של תאים גמישים של תאים גמישים) עם תאים גמישים (DVerty) של תאים גמישים (DVerty) של תאים גמישים) עם תאים גמישים של תאים גמישים (DVateerty) של תאים גמישים (DVerty) עם תאים גמישים, אשר ניתן להגיב בתדירות גבוהה יותר) של תאים גמישים של תאים גמישים של תאים גמישים של תאים גמישים של תאים גמישים של תאים גמישים של תאים גמישים של תאים גמישים, אשר ניתן להגיב בתדירות גבוהה יותר)

הקטנת Transmission Conferencestion

הצפיפות של Transmission מתרחשת כאשר הביקוש לתחבורה כוח עולה על יכולת קו, המוביל צווארי בקבוק וכשלונות פוטנציאליים חיפוי. Distributed Generation מקבץ את זה על ידי עמידה בביקוש המקומי עם אספקה מקומית. כאשר אשכול מספק מרכז עומס סמוך, פחות זרמים נוכחיים באמצעות קווי שידור למרחקים ארוכים, צמצום עומסי יתר תרמיים ו טיפות מתח.זה לא רק משפר את היציבות אלא גם מופר את הצורך עבור שידור יקר של העשור האחרון.

שיפור עמידות באמצעות אי-אי

אחד היתרונות החזקים ביותר של איקרוס הוא מכוונת איטינג - היכולת להתנתק מהרשת הראשית ולפעול באופן אוטונומי במהלך הפרעה. אשכול מעוצב היטב יכול לזהות פגם, לפתוח את נקודת ההפיכה המשותפת שלה, ולהמשיך לשרת את העומס הפנימי שלה באמצעות הדור המקומי והאחסון.זה מונע מהפצת ולהבטיח מתקנים קריטיים - תאולים, מים, מקלטי מים, מקלטים - ממשיך לשרת את ההסתברות של המערכת הזו באופן משמעותי.

Smoothing of Variable Renewable Generation

כוח השמש והרוח הם משתנים מטבעם, גרימת תנודות מהירות בעומס נטו.קלוסטרים המשלבים משאבים משלימים - לדוגמה, שמש פלוס סוללה, או רוח בתוספת הידרו קטן - יכול להיות חלק פרופילים פלטה. סוללה יכול לטעון במהלך דור עודף ושחרור במהלך lulls, בעוד סוגים שונים של משאבים (למשל, רוח בלילה, שמש במהלך היום) יכול להיות מצטבר כדי להפחית את העודף של קיבולת זה הוא יותר קל יותר מאשר 1Frelimates.

מכניזם טכני מאחורי קלוסטרינג

איסוף יעיל תלוי בכמה טכנולוגיות בסיסיות ואסטרטגיות בקרה.הבנת מנגנונים אלה היא קריטית ליישום.

אדריכלות בקרה מתקדמת

שלושה פרדיגמות בקרה עיקריות משמשות לקבץ: FLT:0;0 centralizedFLT:1,FLT:2decentralizedFLT 3, ו-FLT:4 מחולק:5 שליטה מרכזית משתמשת בבקר אחד אשר מקבל נתונים מכל חברי הקבוצה ושולח פקודות -אופטימי עבור אשכולות קטנים עם תקשורת מהירה.

פרוטוקולי תקשורת ושקיפות

תיאום בזמן אמת דורש תקשורת דלת-עוצמה.פרוטוקולים כמו IEC 61850 עבור תת-התת, DNP3 עבור SCADA, ו- IEEE 2030.5 עבור ניהול DER הם נפוצים. גישות חדשות יותר להשתמש 5G או רשתות LTE פרטיות כדי להשיג שקיפות תת-עשרהms, קריטי עבור תגובה ראשונית תדר.הבקר חייב גם לסנן חותמות זמן באמצעות GPS או PTP (פרוטוקול זמן) כדי להבטיח פעולות מקבילות, למנוע תגובה מתאימה, למנוע תגובה.

חשמל אלקטרוניקה ופרסומות חכמות

רוב ממשקי ה-DERS באמצעות מופנים, ומניעים חכמים הם מעשי העבודה של מקבץ.הפולשים המודרניים יכולים להתאים את תפוקת הכוח האמיתית והפעילה מחדש ב- מילימטרים, להגיב לפקודות ישירות מבקר אשכול, או לפעול במצב בקרה של droop (השלימה תגובה של מחולל גנרטור) כולל שליטה ובקרת תדר, שליטה ופגיעה ביכולות אלה.

אחסון אנרגיה כ-Stbilizer

אחסון סוללות הוא לעתים קרובות את המנוף של אשכול כי זה יכול גם לספוג אנרגיה במהירות.אחסון מספק תגובה מהירה תדר, חלקים פלט מתחדשים, ומאפשר אייג'ינג. בתוך אשכול עם חדירה סולארית גבוהה, סוללה בגודל של 20-30% של יכולת שיא PV יכול למעשה לחסל תנודות לטווח קצר.

יתרונות ברורים עבור מפעילי מערכת

מעבר ליתרונות האיכותיים, איסוף מספק שיפורים ניכרים במדד ביצועי הרשת.

• (FLT:0) ניכוי בפרשת מתח ממוצעת: FLT:1 30-50% במזוננים עם חדירה גבוהה של DER.
• שיעור השינוי של תדירות (RoCoFrea): 1 קלוסטרים עם אחסון יכולים להפחית את RoCoF ב 50-70% במהלך המיזוג, למנוע לשפוך עומס תחת קידוד.
• (FLT:0) שיפור מדד ההפרעות הממוצע של מערכת (SAIFI): FLT:1 קלוסטרינג עם יכולת אייתינג יכול להוריד את SAIFI ב-20-40% באזורים עם תכופים הקשורים למזג אוויר.
• (FLT:0) ניכוי בעומס שידור שיא: FLT:1 , אשכולות מקומיים יכולים לקצץ את העומס על הטרנספורמציה של הזרם ב-15-25%, להפחית את עלויות הגודש.
• (FLT:0) חסכון ארגונומי: 1FLT 1 שידורים מחוסנים ומשדרגות הפצה, דרישות מילואים מופחתות, ועלויות דלק נמוכות מדור מקומי יעילות יכולות לחסוך מיליוני דולרים מדי שנה עבור שירותים גדולים.

היתרונות האלה אינם פרויקטים תיאורטיים של טייס באירופה ובצפון אמריקה הוכיחו כי אשכולות משפרים את יציבות הרשת תוך שמירה או צמצום עלויות התפעוליות.לדוגמה, את ה-FLT:0 Orsted אשכול ב BorsseleFLT:1 (הולנדים) בשילוב רוח offshore עם אחסון סוללה לספק אינרציה סינתטית, וכתוצאה מכך שיפור של 60% בתדירות לאחר מגנרטור מדמה.

אתגרים

למרות יתרונות ברורים, פריסת דור מבוזר המקבץ בקנה מידה מול כמה מכשולים.

מורכבות התיאום הטכני

תיאום עשרות או מאות דורים מגוונים דורש אלגוריתמים מתוחכמים, תקשורת אמינה וחומרה שליטה חזקה. להבטיח שכל המכשירים מגיבים כראוי במהלך צירים מהירים הוא לא-trivial. Interoperability בין המפגעים והבקרים השונים של יצרנים אחרים נשאר אתגר, לעתים קרובות הדורש ממשקים מותאמים אישית או אבטחת סייבר הוא גם קריטי: בקר מסוכן עלול לגרום לאי יציבות רחבה.

מחסומים וגדרות שוק

שוקי חשמל רבים נועדו עבור מרכזי, דור משלוח. Clusters לא יכול להתאים מבנים קיימים מכס או הגדרות שירות אגסרי.לדוגמה, אשכול המספק תגובה ראשונית תדר עשוי לדרוש אישור מיוחד או סיווג שירות חדש. Net מ"מ כללי, דרישות קישור, ותהליכי תכנון שימושי לעתים קרובות lag מאחורי טכנולוגיה.

אחריות כלכלית ועלויות Allocation

קלוסטרינג דורש הון מוקדם עבור ציוד תקשורת, בקרים, ואולי גם אחסון נוסף.בעוד היתרונות לטווח ארוך הם משמעותיים, עלויות הראשוניות יכולות להיות אוסרות על שירותים קטנים יותר או פרויקטים בקנה מידה קהילתי.יתר על כן, הקצאת עלויות והטבות בקרב משתתפים אשכול והרשת הרחבה היא מורכבת.ללא מנגנוני שיתוף עלויות שוויוניות, חלק מהשותפים עלולים להתנגד לתוכניות פיילוט וספקי ממשל (למשל מענקים של משרד הבריאות האירופי), אך הם עדיין מנגנוני עבודה של מחלקת העבודה של ארה"בשנה, אך הם בעלי מניות).

אבטחת סייבר ופרטיות נתונים

אשכולות מחוסנים עם מכשירים המחוברים לאינטרנט רבים להרחיב את פני השטח של ההתקפה עבור איומים ברשת. a intrusion מוצלח יכול לתפעל הגדרות מופנות, לשבש תיאום, או אפילו לגרום נזק פיזי. Mitigations כוללים הצפנה, פלח רשת, חדירה, זיהוי ועדכוני קושחיקה מאובטחים.בנוסף, אשכולות אוספים נתונים מפורטים על ייצור אנרגיה וצריכה, העלאת חששות פרטיות.

יישומים אמיתיים ומקריות

כמה פרויקטים חלוצים ממחישים את היתרונות המעשיים של התאחדויות ליציבות המערכת.

מיקרוגריד קלסטרים בקליפורניה

California's FLT:0 self-Generation Incentive Program (SGIP)BuildFLT:1 מממן מספר רב של אשכולות מיקרוגרריד המשלבים גנרטורים סולאריים, סוללות, וגיבוי.דוגמה בולטת אחת היא מיקרוגריד ספרינגס Borrego ספרינגס בסן דייגו מחוז, אשר פועל כציר במהלך תקופת כוח בטיחות הציבור נסגר.

תחנת הכוח הווירטואלית של אירופה Clusters

בגרמניה, ה-VPP (ב-FLT:0) הבא קראפטרובד'רל 1(VPP) מאגד אלפי ביוגז קטן, שמש ויחידות רוח לתוך אשכול שמשתתתתף בשוק השירותים של גרמניה, המקבץ מספק כוח איזון שלילי וחיובי, לעתים קרובות מגיב מהר יותר מתחנות פחם קונבנציונליות.

גריד-פורץ'ר קלוסטר בהוואי

הוואי, עם רשתות האי שלה חדירה גבוהה השמש, יש חלוצית רשת למערכות לא-מניעה. Kauai Island Service Cooperative (KIUC) מפעילה אשכול של 28MW שמש בתוספת השמש שמש המשתמשת ב-Inverters רשת כדי ליצור הפניה יציבה של מתח עבור האי כולו בשעות הלילה.הסקטורת יש לחסל את הצורך בתחנות גיבוי דיזל, צמצום עלויות דלק על ידי 30% תוך שמירה על תדרים בתוך רשת יעילה של קוד זה לא יכול רק להוכיח את המקור.

תחזית עתיד

התפקיד של התכנסות של הדור מבוזר יתרחב ככל שהטכנולוגיה בוגרת ומדיניות תופס.התקדמות בבינה מלאכותית ולמידה של מכונה תאפשר איסוף חיזוי - קביעת תקלות ומשאבים לפני ההפרעות להתרחש. Blockchain מבוסס מסחר אנרגיה יכול לאפשר אשכולות כדי להעביר שירותים ישירות עם מפעילי רשת או אפילו שמיכות שכנות, יצירת שוק אנרגיה מבוזר לחלוטין, בנוסף אינטגרציה של כלי רכב מבוססי blockchain יכול להוסיף מוקדם יותר מאשר שעות אחסון ניידים, לאחר מכן, לאחר מכן, יכול להוסיף שעות אחסון.

קודים גריידיים ברחבי העולם מתפתחים כדי לדרוש יכולות מופנות חכמות ולאפשר למקבץ לספק שירותי עזר.רשת האירופית של מפעילי מערכת Transmission System (ENTSO-E) מפתחת גישה "מערכת של מערכות" שמתייחסת לאשכולים כגושים מבני בניין בסיסי בארצות הברית, FERC Order 22 מאפשר DERC Order 22 להקל על התרחבות בשווקים סיטונאיים, ובכך היא הדרך עבור סקאלה בקנה מידה גדול יותר.

עם זאת, מימוש דרישות עתידיות אלה נמשך השקעה בתחום אבטחת הסייבר, תקנים בלתי נסבלים ואימון כוח העבודה.העדויות חייבות לעבור מצפייה ב-DERs כאיומים פוטנציאליים לאמץ אותם כנכסים ליציבות.עם תכנון וביצוע נאות, מופץ דור המאגד יכול להפוך את הרשתות השבריריות והכבדות של ימינו לרשתות הגמישות והחמירות של הרשת הגמישות, המסוגלות לטפל בכל הקשורה לאנרגיה.

לסיכום, התאחדויות אינן רק נחמדות-ל-יש – זהו הכרח אסטרטגי לרשתות שחייבות להשתלב יותר ויותר מתחדשים תוך שמירה על אמינותן. היתרונות ליציבות המערכת – תמיכה בצמיחה, רגולציה תדירות, הקלה בעומס, עמידות – הן מוכחות היטב.אתגרי התיאום, הרגולציה והעלות הן אמיתיות אך ניתנות להשגה, כפי שמחקרים מקליפורניה להוואי ועד להוואי, כדי לקדם את הטכנולוגיה, הם מאמצים את קווית, כמו גם את ההתפתחות של ימינו, כמו גם את הרשתות המודרניות.