כמו מערכות אנרגיה גלובליות לעבור טרנספורמציה בסיסית לעבר קיימות וחוסן, דור כוח מבוזר התפתח כמודל מתפתח עבור המאה ה -21.בניגוד לרשתות ריכוזיות מסורתיות שבו חשמל מיוצר בצמחים גדולים ומועבר על פני מרחקים ארוכים, מערכות מבוזרות לייצר עומסי חשמל קרובים עד לנקודה של שימוש - לעתים קרובות להסתמך על משאבים מתחדשים כגון photovoltaics סולאריים, טורבינות, ביומסה, ותהליך יעיל זה דורש ניתוח אנרגיה, יעיל, כולל, ניתוח יעיל, יעיל יותר, ניתוח יעיל, עיצוב יעיל, גם כן, ניתוח יעיל של התפתחותי, יעיל, ומערכת יעילה, יעיל, כולל, יעיל יותר, ניתוח אנרגיה, ניתוח יעיל של מערכת יעילה, ותהליך התפתחות יעילה, כולל תכנון יעיל יותר, יעיל של אנרגיה, יעיל יותר, ניתוח יעיל של אנרגיה, יעיל יותר, ניתוח יעיל של אנרגיה, ומערכת יעילה, יעיל של מערכת יעילה, יעיל של התפתחות יעילה, ניתוח אנרגיה, וכו '.

המונחים: sound Flow Analysis

ניתוח זרימת המטען הוא שיטה חישובית בסיסית המשמשת הנדסת חשמל כדי לקבוע את תנאי התפעול של המדינה היציבה של רשת חשמל.על ידי פתרון קבוצה של משוואות אלגבריות לא ליניאריות המייצגות את מאטריקסת האוטובוס של הרשת, הניתוח מניב גודלי מתח, זוויות מתח, זרמי מתח, זרימת כוח אמיתית, וזרימת כוח תגובתי בכל אוטובוס (או לא) במערכת הראשית כוללת תפוקי אוטובוסים, פצעים, והפסדים של כוח פעיל, ומגבלות הכוח הנוכחי.

שלוש השיטות הקלאסיות לפתרון משוואות זרימת החשמל הן שיטת Gauss-Seidel, שיטת ניוטון-רפסון, והשיטה המופחתת במהירות. ניוטון-רפסון טובה מאוד עבור ההתכנסות המפוארת שלה והחזקה, במיוחד ברשתות עם אוטובוסים רבים מקושרים.

ניתוח זרימת המטען מספק מידע קריטי עבור מערכות מתכננים ומפעילים: הוא מזהה קווים מוגזמים, בתנאים של פחות או יותר, ותחומים של אובדן גבוה אומי ללא ניתוח זה, למשל, כאשר מוסיפים חוות סולארית חדשה למזיף, עלייה המתח וכתוצאה מכך עלולה להזיק בציוד לקוח רגיש.

חשיבות מערכות הכוח המתוכננת

מערכות חשמל מבוזרות - לעתים קרובות ממותגות במיקרו-צמחים, רשתות קמפוס או פרויקטים אנרגיה קהילתית - מייצגים אתגרים ייחודיים בהשוואה לרשתות שידור גדולות.הגודל קטן יותר, מקורות הדור הם משתנים יותר (במיוחד רוח ושמש), והקווים לעתים קרובות קורנים עם ניתוח זרימה מוגבל של עומס הופך הכרחי כי הוא מאפשר מהנדסים:

  • (FLT:0) אסלה את יכולת הדור המקומי יחידות דור 1(FalLT:1) - קביעת אם הגנרטורים המופץ יכולים לעמוד בביקוש הפסגה ללא מגבלות תרמיות או מתח.
  • (ב) ,0) שיפור בעיות פוטנציאליות של מתח (FLT:1) במערכת שבה דור מתפשט לאורך כל, זרימת הכוח לאחור עלולה לגרום לעלייה מתח או flicker.
  • (FLT:0) הבטחת אספקת חשמל יציבה במהלך רשת איינג'רל 1 (כאשר ניתוק מיקרוגרידי מהרשת הראשית, ניתוח זרימת העומס מסייע לאמת את הדור הפנימי והעומס מאוזן.
  • (FLT:0)Optimize המיקום של משאבי אנרגיה מבוזרים, איור 1 - על ידי הפעלת תרחישים מרובים של זרימה עומס, מתכננים יכולים לאתר מערך סולארי, אחסון סוללות, טורבינות רוח כדי למזער הפסדים ולשמור על פרופילי מתח מקובלים.

דוגמה ידועה היא השימוש בניתוח זרימת עומס בעיצוב של מיקרוגרריד עבור קמפוס באוניברסיטה. המהנדסים מודל רשת הפצה הקמפוס, כוללים יכולות סולאריות מתוכננות ובנקים סוללה, ולאחר מכן להפעיל מחקרים על עומס עומס עומס עבור שני מצבי המחובר לרשת ואיים.הניתוח מגלה כי ללא רגולציה נאותה מתח על המזין הרחוק, המתח ירד מתחת ל- 0.95 pu במהלך שיא, וכתוצאה מכך הם מוסיפים תובנות חכמות על ידי שליטה על ידי כוח פשוט ללא שליטה קפדנית.

תקנות ובקרת כוח תגובתית

אחד ההיבטים הקריטיים ביותר כי עומס ניתוח כתובות במערכות מבוזרות הוא רגולציה מתח.רשתות הפצה מסורתיות נועדו לזרימת כוח חד-צדדי - החל תת-הת לטעון.עם הדור מבוזר, כוח יכול לזרום הן דרכים, ואת פרופיל המתח משתנה בהתאם.לדוגמה, ביום שמש מתאים, מערך סולארי גג עשוי לייצא כוח במעלה הזרם, העלאת המתח בנקודה של עומס משותף.

זרימת כוח תגובתית היא תחום מרכזי אחר. גנרטורים מבוזרים רבים, במיוחד אלה המממשקים באמצעות מופנים, ניתן להגדיר לספק או לספוג כוח תגובתי.ניתוח זרימת המטען קובע את הכוח תגובתי האופטימלי לשלוח למזער הפסדים תוך שמירה על מתח בתוך גבולות חוקתיים.זה חשוב יותר כמו קודים ברחבי העולם דורשים שמש וצמחים חדשים לספק תמיכה אצילה.

עיצוב רשתות עצמאיות

חוסן - היכולת לעמוד ולהחלים מהפרעות - הוא נהג מרכזי מאחורי כוח מבוזר. קהילות ומתקני ביקורת (בתי חולים, מרכזי נתונים, בסיסים צבאיים) לאמץ מיקרו-צמחונים כדי לשמור על הכוח במהלך רשתות.ניתוח עומס זרימה ממלא תפקיד מרכזי בעיצוב רשתות אלה.

במהלך שלב העיצוב, מהנדסים מבצעים מחקרים על זרימת עומס עבור מספר רב של מזהמים: אובדן גנרטור, אחד קו טיול, או עלייה פתאומית עומס. תרחישים "מה אם" אלה לזהות נקודות חלשות במערכת מבוזרת.לדוגמה, מחקר זרימת עומס עשוי להראות שאם הנסיעות הגנרטור הסולאריות הגדולות ביותר במהלך שיא, הדור הנותרים לא יכול לספק את העומס ללא עומס יתר על פתרון מסוים יכול להיות הוספת יחידת אחסון או פיצול לתוך אזורי אחסון עצמאי.

הגנה על התיאום והניתוח

בעוד ניתוח זרימת העומס מתמקד בתנאים יציבים של המדינה, זה לעתים קרובות בשילוב עם ניתוח קצר-circuit לתכנן תוכניות הגנה. במערכות מבוזרות, התרומה הנוכחית של מגנרטורים המבוססים על חומרים לא-מטוריים שונה מאוד ממכונות סינכרוניות.עם זאת, תוצאות ניתוח זרימת העומס - במיוחד מתח מצב יציב ורמות נוכחיות - משמשים כתנאים ראשוניים עבור מחקרים פגומים ותיקוןיים.

מעבר להגנה, ניתוח זרימה עומס מעלה את העיצוב של תוכניות זיהוי אייג'ר. מיקרוגרריד חייב לזהות כאשר הוא נפרד ללא כוונה מהרשת הראשית ולאזן באופן אוטומטי דור ועומס.

אתגרים ופתרונות

החלת ניתוח זרימת העומס במערכות כוח מבוזרות אינה ללא קשיים.המאפיינים שהופכים את המערכות האלה אטרקטיביות - לסירוגין מתחדשים, גנרטורים מפוזרים קטנים והשתתפות לקוחות פעילה - יוצרים מכשולים טכניים עבור שיטות זרימה מסורתיות של עומס.

אתגר: אימות נתונים

תוצאות של זרימת העומס תלויות בנתונים מדויקים של טופולוגיה ברשת, תחזיות קו, ותחזיות עומס. במערכות מבוזרות, נתונים עשויים להיות שלמים, במיוחד ברשתות ההפצה ישנות יותר שבו ציורים שנוצרו כמפורט הם עניים.בנוסף, פרופילי העומס של לקוחות קטנים רבים הם מאוד סטוצ'יסטיות.ללא נתונים אמינים, תוצאות זרימה עומס יכול להיות מטעה.

פתרון: מפעילי מערכת הפצה מודרנית מפעילים אלגוריתמים חכמים ותשתיות מתקדמות (AMI) לאסוף נתונים בזמן אמת . אלגוריתמים של המדינה, בדומה לאלה המשמשים במערכות שידור, ניתן ליישם ברשתות הפצה כדי לסנן שגיאות מדידה ולאמוד כמויות בלתי ניתנות לחשיפה. כאשר בשילוב עם ניתוח זרימה עומס, טכניקות אלה לייצר הרבה יותר תמונות אמינות של המערכת.

אתגר: מורכבות משלימה עם חדירה גבוהה של מופנים

משאבים מבוססי מופנם מתנהגים אחרת מגנרטורים סינכרוניים מסורתיים.המתח שלהם והתפוקה הנוכחית תלויים באלגוריתמים שליטה, לעתים קרובות מעורבים משוואות שונות מורכבות.מודל היציב של מדינה עבור מופרעת יכול להיות מיוצג כמקור מתח מבוקר מאחורי מכשול מאחורי אימפולס, אבל מספר התקנים כאלה במערכת מבוזרת יכול להיות גדול.

פתרון: תמלילות הזרמת העומס המיוחדים פותחו עבור מערכות הפצה עם חדירה גבוהה של DER.לדוגמה, ה- FLT:0Forward-Backward סוויפphcioFLT:1 שיטת התפוצה מתאימה היטב לרשתות רדיו, והוא יכול להתמודד עם צומת PV (שם כוח הוא ציין, אך מתח אינו קבוע) ביעילות.

אתגר: שילוב של אי-ודאות מחידושים

Decentralized generation heavily relies on solar and wind, whose output fluctuates with weather. A load flow study performed for average conditions may not capture extreme events—a sudden cloud cover dropping solar output by 70% in minutes, for example.

פתרון: שטף עומס פרוביביליסטי (PLF) שיטות עבור אי ודאות על ידי טיפול בעומסים ובפלטי גנרטור כמשתנים אקראיים עם התפלגות הסתברות ידועה. PLF משתמשת בטכניקות כגון מונטה קרלו סימולציה, שיטות הערכה נקודה, או מהפכת אנליטית כדי לחדד את תזמון ההפצה של מתחי אוטובוס וזרימת קו. גישה זו מספקת הערכת סיכון מציאותית יותר.

כלי חזק נוסף הוא שילוב של תחזית מזג אוויר מספרית (NWP) עם ניתוח זרימה עומס. על ידי האכלה נתונים חיזוי ברזולוציה גבוהה לתוך מודל זרימה העומס, שירותים יכולים לצפות סיורים מתח ולקחת אמצעים מוקדמים, כגון צמצום או תגובה הביקוש.

אתגר: סקאביה של מחקרים עבור מספר רב של Scenarios

תכנון מערכת מבוזרת לעתים קרובות דורש הערכה של עשרות או מאות תרחישים: דור אחר מתערבב, תחזיות צמיחה עומס, ותגבורת רשת אפשרית. הפעלת זרימת עומס לא ליניארית מלאה עבור כל תרחיש יכול להיות זמן-consuming, במיוחד עבור מודלים גדולים עם אלפי צמתים.

הפתרון: מהנדסים משתמשים יותר ויותר ב-FLT:0 (התעלמו מאנרגיה מהירה או ליניארית של עומס) 1FLT 1 עבור בדיקות ראשוניות.הכוח של DC לזרום נספח (אשר מתעלם מעוצמה תגובתית ומניח מתח שטוח) הוא מהיר ומספק הערכה סבירה של זרימת כוח פעיל עבור מחקרים תכנון.

יישומים אמיתיים ומקריות

ניתוח זרימת המטען הוחל בהצלחה במספר פרויקטים בולטים של כוח מבוזר ברחבי העולם.כאן שתי דוגמאות מרשימות:

מיקרוגריד על האי ג'ואנג, דרום קוריאה

חברת החשמל הקוריאנית (KEPCO) בנתה מיקרוגריד על האי ג'אדג'ו המשלב 3 מגה-וואט של רוח, 2MW של השמש, ו 2MWh של אחסון סוללות לפני בנייה, מחקרים נרחבים של זרימת העומס נעשו באמצעות עומסים אמיתיים ונתוני מזג אוויר.הניתוח גילה כי קווי הקצה המקשרים את טורבינות הרוח היו צריכים למתח במהלך רוח גבוהה ותנאים נמוכים.

מחוז האנרגיה של Net-Zero בפרייבורג, גרמניה

מחוז Vauban בפרייבורג הוא דוגמה חלוצת של כוח מבוזר עם השמש הקהילתית, ניוון ומשאבות חום.כל בניין מחובר על ידי מיקרוגריד DC נמוך עבור ניתוח זרימה עומס היה חיוני לעצב את רמות הלחץ של DC ולהבטיח כי איכות הכוח נשאר מקובל על פני כל ממשקי הבניין.

כיוונים עתידיים וכלים מתקדמים

ככל שדור כוח מבוזר ממשיך להתרבות, ניתוח זרימת העומס מתפתח כדי לענות על דרישות חדשות.כמה מגמות מעצבות את עתידה:

  • (FLT:0) אינטגרציה עם AI ו- Digital TwinssveFLT:1) - תאומים דיגיטליים - העתקים וירטואליים של רשתות פיזיות - עדכון מתמשך כמו זרמי נתונים במודלים של למידת מכונה משמשים לתוצאות זרימה משוערות של מילימטרים, המאפשר אופטימיזציה בזמן אמת של נכסים מבוזרים.
  • (FLT:0) שלוש-Phase Un מאוזנת לטעון FlowphcioFLT:1 ; מערכות הפצה בעלות נמוכה רבות אינן מאוזנות בשל עומסים חד-פעמיים ודור. אלגוריתמים לא מאוזנים הופכים לסטנדרטיים, ומספקים דיוק גבוה בהרבה מאשר תחזיות מאוזנות.
  • (FLT:0)-השבחת רשתות תקשורת: 1) – בתרחישים רשת חכמים שבהם אותות שליטה מועברים על Wi-Fi או 5G, הגמישות והאמינות של תקשורת משפיעים על ביצועי מערכת החשמל. Co-simulating את זרימת החשמל (במכשיר כמו GridLAB-D או OpenDSS) עם סימולטור רשת (ns) מסייע עיצוב מערכות מבוזרות סייבר-פיזיות.
  • (ב) [15] ,התערות וניתוקות אלגורית'מ"ד:1 - שטף עומס מסורתי הוא מרכזי.עם זאת, עבור מערכות מבוזרות בקנה מידה גדול עם רבים (מספקים), אלגוריתמים מבוזרים כי רק דורשים מידע מקומי ותקשורת שכנות נמצאים תחת מחקר פעיל.

מסקנה

ניתוח עומס זרימה הוא כלי חיוני בהנדסה של מודלים של ייצור חשמל מבוזרים.מהעיצוב הראשוני של מיקרוגרריד עד היום שלה, תובנות המסופקות על ידי הבנה של זרימת כוח אמיתי וחדשני, פרופילי מתח, והפסדי מערכת מאפשרים למהנדסים לבנות רשתות שאינן רק יעילות ואמין, אלא גם יעילות לשיבושים.

לקריאה נוספת, ראה מקורות בתעשייה כגון FLT:0 (המדריך שלNREL על מודלים מיקרו-צמחונים FLT:1 ו- IEEE Power & ההרחבה של החברה לאנרגיה:2tutorial on system Analysis (ראהים 3, בנוסף, FLT:4U.S המחלקה לאנרגיה של אנרגיה סולארית טכנולוגיות OfficeLT5: מספק עדכונים על שילוב של מקורות מתקדמים יותר לדגם טכני.