עיצוב מיקרוגרידים עמידים לקהילות מרוחקות

הצורך הקריטי במיקרוגרידים בקהילות מרוחקות

קהילות מרוחקות ברחבי העולם ניצבות בפני אתגרים מתמידים באבטחת חשמל אמין וסביר להניח.בידוד גאוגרפי, מזג אוויר חמור, ועלות גבוהה של הרחבת קווי השידור המסורתיים לעתים קרובות לעזוב אזורים אלה תחת שמירה או לחלוטין מחוץ ל-grid.על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית, כמעט 770 מיליון אנשים ברחבי העולם חסרים גישה לחשמל, עם חלק משמעותי חי באזורים מרוחקים, כפריים.

הבנת מיקרוגרואידים ותפקידם בחוסנות אנרגיה מרחוק

(מיקרוגרין היא מערכת אנרגיה מקומית שיכולה לפעול המחוברת לרשת השירות הראשי (grid-tied) או באופן עצמאי במצב האי. עבור קהילות מרוחקות, מצב האי הוא לעתים קרובות המדינה המבצעית העיקרית.מיקרוגרואידים בדרך כלל משלבים מקורות דור מבוזרים - כגון אזורי פוטו-וולטאיים סולאריים (PV) שאינם מסוגלים להפחית את מערךי האנרגיה המרוחקת, טורבינות רוח, מיקרו-hydro או דיזל יקרים - עם מערכות אחסון אנרגיה (batboard) וספקות) והיכולת של מיקרו-Frelimates (מטווח) ו-S) ומטה-S, אפילו מטווח בקרה חיצוני, אפילו מטווח פתוח, כולל נית, כולל נית, אשר מטווחים, אפילו מטווחים, אשר מסייע ל-S, כולל נית.

Defining Resilience in the Context of Microgrids

(התאוששות בעיצוב מיקרוגרין הולכת מעבר לאמינות (היכולת לשמור על הכוח רוב הזמן) היא כוללת את היכולת לצפות, לספוג, להסתגל, להתאושש במהירות משיבושים (לקהילות מרוחקות, הפרעות יכולות להיות סביבתיות (קר, הוריקנים, שריפות יער), פעילות מבצעית (הזדקנות אחראית, מחסור בדלק), או כלכלית (מחירי דיזל לאיים) יכולה להיות סביבתית (מחדשת:5 משגשגת, במהירות, קיבולת של מיקרו-Fride, ו-Fride, כלומר, ללא יכולת הפעלה מלאה של אנרגיה)

עקרונות היסוד של עיצוב מיקרוגרריד

בניית מיקרוגרידי שעומד במבחן הזמן בסביבה מרוחקת דורשת דבקות במספר עקרונות עיצוב הליבה.עקרונות אלה מנחים כל החלטה מאדריכלות מערכת למבחר רכיב ואסטרטגיות תפעוליות.

Redundancy: Building in Backup Layers

Redundancy היא הדרך הפשוטה ביותר לחוסנות.מערך סולארי יחיד או בנק סוללות יכול להיות נקודה של כשל.עיצובים עמידים כוללים מקורות דור מרובים (למשל, שמש פלוס רוח בתוספת גנרטור דיזל גיבוי) ויחידות אחסון אנרגיה מרובות או שילוב של סוללה ואבטחת הכבידה.המטרה היא להבטיח שאם אחד לא יצליח, אחרת יכולה להרים באופן אוטומטי את העומס ללא תשומת לב הקהילה, עם עלויות חד משמעיות (Fundable) עם מערכת מינימלית אחת בלבד, חייב להיות סטנדרטית יותר מדי.

גמישות והתאמה

דרישות האנרגיה של קהילות מרוחקות יכולות להשתנות באופן דרמטי בשל שינויי האוכלוסייה, פעילויות כלכליות חדשות, או השפעות אקלים. מיקרוגרריד מרתיעה מעוצבת עם גמישות בראש.זה אומר שימוש במרכיבים מודולריים שניתן להוסיף או להסיר ללא החייאה מרכזית, ותוכנות בקרה שניתן לעדכן מרחוק כדי להתאים תצורה חדשה.לדוגמה, מיקרוגריד שתוכנן בתחילה עבור 100 משקי בית צריך להיות מסוגל להרחיב ללא החלפתם של 150 או להחליף אותם באופן אוטומטי, כדי לשנות את השינויים הסולאריים.

סקלאלה לצמיחה עתידית

סקלאביליה הולכת יד ביד עם גמישות.פרויקטים מיקרוגרידיים מרוחקים רבים נכשלים כי הם בנויים יתר על המידה עבור הביקוש הראשוני או נוקשה מדי לגדול.עיצובים גמישים לשלב עיצובים גמישים:0plug-and-playsFLT:1 המאפשרים מערךים סולאריים חדשים, racks סוללות, או אפילו מטעןי רכב חשמליים להיות משולב עם אלגוריתמים מינימליים.

בקרה ואוטומציה

מערכות בקרה מתקדמות הן המוח של מיקרוגרידי משתנה מחדש.הם עוקבים אחר הדור בזמן אמת, הצריכה, מצב הסוללה של מטען, מצב חיבור רשת, וחיזוי מזג אוויר.אוטומציה מאפשרת למערכת לעבור באופן אוטומטי למצב האי במהלך רשת מחוץ לרשת, לנהל לשפוך עד כה עדיפות שירותים קריטיים (כמו מרפאה בריאות או משאבת מים), ומתחבר בצורה חלקה כאשר הרשתות הראשיות עבור אתרים מרוחקים, שבו הם בקושי מתאימים לשימוש ב-Ferativestoativestoatives.

אבטחת סייבר בסביבה מרחוק

כמיקרו-צמחים הופכים יותר מחוברים לאינטרנט לניטור מרחוק, הם גם הופכים פגיעים להתקפות סייבר.מיקרוגרידיים של פיגור חוזר חייב לשלב אמצעי אבטחת סייבר מהבסיס – תקשורת מקודמת, מערכות זיהוי חדירה, וגישה מבוססת תפקידים.אפילו בקהילות מרוחקות, תקרית סייבר עלולה להסלים במהירות לתוך פיגור פיזי.המכון הלאומי לתקני התקנים וטכנולוגיה (NIST) מספק FLT:0קווים מנחים לפעילי אבטחת סייבר קריטיים לפעילים לפעילים 1.

המונחים: a Resilient Microgrid

בעוד התצורה המדויקת משתנה על ידי מיקום ותערובת אנרגיה, כל מיקרוגרריד גמיש מבוסס על קבוצה של מרכיבים ליבה הפועלים בהרמוניה.הבנת תפקיד של כל רכיב ואופן הכישלונות הוא חיוני לתכנון מערכת שנשארת מבצעית תחת עמידות.

דור חדש: פיזור למען אמינות

PV הוא המקור המתחדש הנפוץ ביותר בשל עלות הפשטות והפשטות המורדות שלו, אך מסתמכ אך ורק על השמש משאיר את המיקרוגרין פגיע לשעות מעונן או לעומסי זמן בלילה. pairing סולרי עם טורבינות רוח הוא שילוב קלאסי שלעתים קרובות יתרונות מפרופילים משלימים - רק אם כן ניתן לחזק יותר בלילה או במהלך סערות.

אחסון אנרגיה: חוסן Buffer

(ב) מערכות אחסון אנרגיה בסוללות (BESS) הן מרכזיות לחוסן מיקרוגרין ( ⁇ ) הן סופגות דור עודף של אנרגיה מתחדשת כאשר הביקוש נמוך ושחרור כאשר הביקוש יורד או דור טיפות.עבור יישומים מרוחקים, סוללות ליתיום (במיוחד ליתיום ברזל פטיפטפט עבור סוללות אחסון מינימליות וארוכות טווח) מועדות לצמצום של זמן אחסון מהיר (Ricialdowd) של 2, אך סוללות אחסון לטווח הארוך ביותר של אחסון (R2Fredit) יכולות אחסון לטווח ארוך יותר, כולל אחסון חד פעמיות של 3 עד 4-5 ימים) של אחסון (R) של אחסון (R2, אך ייתכן שברשותן של אחסון לא ניתן לבודדות) הן יעילות) הן יעילות גבוהה יותר, אך סוללות קשות, אך סוללות אחסון בטווחים של מספר ימים של מספר ימים של שטח אחסון בטווח של אחסון בטווחים של אחסון במקרים מסוימים, כולל:

כוח גינוי וחלוקת

(המכונים "מפעילים" וממירים הופכים את הכוח של DC מהשמש והסוללות לכוח AC עבור מכשירי חשמל ביתי.במיקרוגרריד, מכשירים אלה חייבים להיות מסוגלים לפעול במצב של רשת (הביסוד ההתייחסות למתח ולתדירות עבור המערכת כולה) כמו גם מעקב רשתי רשת, אשר אינם יכולים לטעון כמה מחוסנים במקביל לשליטה או בקרים מיקרוגרידיים מרכזיים, להבטיח שאם אחד מהם אינו יכול לפצות על פני האדמה, ללא מגבלות נמוכות.

בקרה ותקשורת

(המערכת הביקורת משלבת את כל הרכיבים ומבצעת אסטרטגיות עמידות (כולל קונסול:0microgrid Controller FLT:1) (לעתים קרובות מחשב תעשייתי מחוספס) אשר מפעיל אלגוריתמים, רשת תקשורת (wired או אלחוטי, רצוי עם ציוד פיקוח אדום), וממשקי משתמשים עבור מפעילי מרחוק, בקר צריך לתמוך ב-FLT2remotereareareas (D4) ו-Funtopicer (I) כדי למנוע למערכות בקרה לנטרל מנגנונים של DVICD4.

אתגרים משותפים במיקרוגרריד מרוחק

תכנון עמידות על הנייר הוא רק חצי הקרב; פריסה במקומות מרוחקים מציגה מכשולים מעשיים שיש לטפל בהם במהלך שלב התכנון.

המונחים:

(החומרים המרוחקים פועלים לעתים קרובות במדברים, ערפילית, איים או שטח הררי.ציוד חייב לעמוד בפני קיצוניות טמפרטורה (מ- 40 מעלות צלזיוס ל- +50 מעלות צלזיוס), לחות גבוהה, אוויר מלח קורוזי, אבק והפרעות חיות בר. Solutions כוללים שימוש בתקני FLT:0X RLT:1 לכל האלקטרוניקה,LT:2 מחממת ל- 3, 000 ⁇ לתקני אקלים חמים ל-Fon-Fent, ל-DV;

התמחות טכנית מקומית

רוב הקהילות המרוחקות אינן מאומנים מהנדסי חשמל או טכנאים על יד עיצוב גמיש חייב "לתכנן" מורכבות שבה ניתן.זה אומר שימוש ב-FLT:0-עצמי-אבחון רכיבים של ההרחבה 1:1 המציגים אינדיקטורים פגומים, ⁇ :2p-and-play-FLT:3 אשר יכול להיות מנוהל על ידי חברי הקהילה לאחר אימון מינימלי, ו- 4Fremotere מאפשר גם פעולות אבטחה חיוניות עבור מרכזי של מערכת הפעלה.

מגוון משאבים ולוגיית דלק

מקורות מתחדשים כמו השמש והרוח הם משתנים מטבעם באזורים מרוחקים, גנרטורי דיזל גיבוי הם לעתים קרובות הנפילה, אבל שרשרת האספקה דיזל ניתן לשבש על ידי מזג אוויר, קונפליקט, או תנודתיות עלות. מיקרו-צמחים עמידים להפחית את זה על ידי אופטימיזציה של קיבולת מתחדשת ומחסן למזער את צריכת דיזל, ועל ידי שימוש ב-FLT:0dual-דלק גנרטורים LTFreatrated 1 שיכולה לייצר כמות גבוהה של שימוש ב-Frangasine או אחסון לטווח ארוך:2 שעות נוספות.

אחריות כלכלית

חוסן דורש השקעה מקדימה.קהילות מרוחקות רבות להתמודד עם מגבלות הון.מודלים מימון כגון שותפויות ציבוריות פרטיות, שירותים בבעלות קהילתית, או מענקים מבנקים לפיתוח בינלאומי יכולים לעזור.כדי להבטיח מימון מתמשך עבור פעולות ותחזוקה, מיקרוגוראידים חייבים להיות מעוצבים עבור תקלות כגון FLT:0low כוללת של השקעות בעלות עליות של אנרגיה מתחדשת:1 .

מחקרים: מיקרוגרידים עמידים בפעולה

בחינת דוגמאות בעולם האמיתי מגלה כיצד עקרונות התכנון מתרגמים לפרויקטים מוצלחים ששרדו את התנאים הגרועים ביותר.

הכפר אלסקה מיקרוגרריד בקורנובה

קורדובה, אלסקה, היא קהילה חוף נגישה רק על ידי אוויר או מים.מיקרוגריה משלבת את כוח הידרואלקטרי (ממפלים הסמוכים), מערכת אחסון סוללות, וגיבוי דיזל.כאשר רעידת אדמה חמורה ב-2018 פגעה קווי השידור, המיקרוגרריד מנותק והמשיך לעומסי חשמל קריטי כולל בית החולים ושדה התעופה.

השמש והסוללת Microgrid בט'ו, סמואה האמריקנית

האי טא'ו באמריקן סמואה פועל כמעט לחלוטין על כוח השמש עם סוללות טסלה Powerpack.מחו לעמוד ב- Category 5 הוריקנים, המיקרוגרריד שמר על אורות האי במהלך סערה חמורה שמחקו את התועלת הקודמת המבוססת על דיזל.

מגמות עתידיות ב- Microgrid Resilience

התחום מתפתח במהירות.כמה טכנולוגיות וגישות מבטיחות להפוך מיקרו-צמחים מרוחקים אפילו יותר יציבים בעשור הקרוב.

אינטליגנציה מלאכותית ותיאומים דיגיטליים

בקרה המונעת על ידי בינה מלאכותית יכולה ללמוד דפוסי הצריכה והתאים למזג אוויר כדי לחזות ימים מראש.דמיות תאום דיגיטליות מאפשרות למפעילים לבחון "מה אם" תרחישים - כמו שידור של שריפה או אש סוללות - ללא סיכון למערכת האמיתית.כלים אלה מאפשרים עמידות אקטיבית ולא תגובה תגובת תגובת תגובת תגובתית.

Blockchain עבור Peer-to-Peer אנרגיה מסחר

בקהילות עם מבנים מרובים כל אחד שיש לו מערכת סולרית ואחסון משלו, מיקרו-אקטיביות המבוססות על בלוקצ'יין יכולות לאפשר לשכנים לסחור באנרגיה עודף בצורה חלקה.זה יוצר רשת חוסן מבוזרת: אם סוללה של בית אחד נכשל, הם יכולים באופן אוטומטי לצייר מאחרים.הטבע מבוזר של בלוקצ'יין גם מבטל נקודה אחת של כשל בחיוב ושליטה.

נייד ומודולריות Microgrids

עבור קהילות העקורים על ידי שינויי אקלים או קונפליקט, מיקרו-צמחים מקוטבים שניתן לפרוס בשעות מציעים עמידות מיידית.יחידות אלה כוללות מערכת שמש משולבת, סוללות, ובקרה, וניתן לקשר אותם יחד כדי להגיע.הם נועדו להיות גמישים במהירות, מתן ביטחון אנרגיה גם בהתנחלויות זמניות.

מסקנה: תכנון להגשמה ועוצמה

תכנון מיקרו-צמחים גמישים לקהילות מרוחקות אינו רק פעילות טכנית – זוהי מחויבות להשקעות ולהעצמה קהילתית. על ידי הטמעת ריצוף אדום, גמישות, דרוגיות, ובקרות חזקות בכל שכבת המערכת, מהנדסים יכולים ליצור פינות אנרגיה הנמשכות לסערות, להסתגל לשינוי, ותומכת בהתפתחות האנושית במשך עשרות שנים.