Smart Grid Infrastructure Development의 전력 공급 역할

Power Supplies: 스마트 그리드 인프라의 중요한 기초

이 문서는 디지털 제어, 재생 가능 통합 및 양방향 에너지 흐름을 통해 디지털 제어, 재생 가능 통합 및 통합을 통해 디지털 제어, 재생 가능 통합 및 양방향 에너지 흐름을 설계하는 데 필요한 모든 종류의 전력 공급을 제공합니다. 이 문서는 전력 공급이 모든 스마트 그리드 개발의 층을 어떻게 공급하는지 탐구합니다. 이러한 문서는 이러한 유형의 에너지 흐름을 기반으로 한 디지털 제어, 재생 가능 통합 및 양방향 에너지 흐름을 설계하는 데 필요한 전력 공급을 제공합니다. 이 문서는 에너지의 마지막 마일에 생성하는 모든 층에서 전력 공급을 공급하는 방법을 탐구합니다.

Smart Grid Context에 출력

기존의 그리드에서 전력 공급은 단순히 중앙 식물에서 전기의 대량 발생을 의미한다. 스마트 그리드에서 용어는 크게 확장됩니다. 전력 공급은 변압기, 인버터, 배터리, 연료 전지 및 저전압 DC 공급을 포함하여 그리드 구성 요소에 대한 모든 장치 및 하위 시스템을 전달하고, 조건을 저장하고, 변압기, 인버터, 배터리, 연료 전지 및 센서를 포함한 그리드 구성 요소에 대한 전기 에너지를 저장합니다. 그들은 재생 가능에서 가변 입력을 처리해야합니다, 정확한 전압 및 주파수 규제를 제공, 과도한 전력 교류와 과량 사이의 교류를 지원.

스마트 그리드 전력 공급의 주요 특성은 다음과 같습니다 :

고효율 디지털 통신 장비 및 제어 시스템에서 손실 최소화하기 위해 넓은 부하 범위의 범위에 걸쳐.
Fast transient response]는 재생 가능 세대 변동시 안정성을 유지하도록 합니다.
Bidirectional function 차량용 충전기와 같은 출력을 소모하고 주사하는 시스템의 경우.
Cybersecurity-hardened Electronics 를 사용하여 전력 변환기 및 저장 시스템의 원격 악용을 방지합니다.

왜 신뢰성은 비 ‐ 협상

스마트 그리드는 수백만 개의 센서, 스마트 미터 및 phasor 측정 단위 (PMU)에서 연속 데이터 스트림에 의존합니다. 이 장치는 실시간 그리드 건강 모니터링 및 오류 또는 수요 변경에 자동화 된 응답을 가능하게합니다. 마이크로 초 전력 중단은 데이터 손실, miscalibrations 또는 더 큰 제어 시스템 실패로 케이케이드를 일으킬 수 있습니다. 신뢰할 수있는 전원 공급 장치는 따라서 [[FLT : 0]] situational 인식 [[[LT][LT[LT]][LT[LT]][LT[LT]]][[LT]]][LT]][[LT]]]][[LT]]]][[LT]]]]]]]]][[[[LT]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

또한, 전력 공급 신뢰성은 소비자 신뢰에 직접 영향을 줍니다. 그리드 전자 장치 erode 신뢰에 대한 부족을 공급할 수 있는 정전. 유틸리티는 모든 보조 전원 시스템(Uninterruptible Power Supply)을 포함하여 통신 노드에 대한 변전소 자동화 및 백업 배터리를 포함한 모든 보조 전원 시스템(UPS)이 열악한 환경 조건과 서지 이벤트를 견딜 수 있도록 보장해야 합니다.

Smart Grid 개발에서 Power Supplies의 핵심 역할

1. 에너지 저장과 백업을 활성화

에너지 저장은 현대 똑똑한 격자의 linchpin이고, 전력 공급은 그것의 심장에 있습니다. 건전지, 회전익 및 과수용량은 재생 가능에서 과잉 발생을 저장하고 나중에 최고 수요 도중 주사합니다. 이 체계는 진보된 힘 전자 변환기 (inverters/rectifiers)가 전력 전기 그리드 안정성을 유지하고 능률적으로 출력할 수 있는 필요로 합니다. 격자 가늠자 건전지 저장 임명은 2017년에 1 GW의 밑에 2023년까지 지구적으로 성장했습니다 전력 공급을 개량하고 전력 공급을 개량하는 2023년까지 증가하는 전력 공급을 증가시켰습니다.

전력 공급은 또한 격자 통제 센터를 위한 긴요한 백업을 제공합니다. 분리되는 변전소에서 과다한 급식은, 건전지 은행과 현장 발전기와 결합해, 통신수가 정전 도중 조차 격자의 시정 또는 통제를 결코 잃지 않다는 것을 지킵니다.

2. 가변 재생 에너지 통합

태양과 바람과 같은 재생 가능은 무장한 간헐적이다. 그들의 출력은 날씨 조건에 따라, 두 surpluses와 deficits를 창조한다. 이 가변성을 관리하는 전력 공급은 다음을 포함해야 한다:

Maximum Power Point Tracking (MPPT) converters 는 태양광 패널에서 가장 높은 가능한 에너지를 형성하거나 온도에 관계없이 추출합니다.
Grid-tied 인버터 그리드 주파수와 전압으로 재생 가능한 출력 동기화.
Dynamic 민감하는 힘 보상]는 구름 덮개 또는 바람 굴뚝 도중 전압을 안정시키기 위하여.

이 전력 전자는 그리드 신뢰성을 비교하지 않고 재생 가능. 미국 에너지 및 했음의 부서에 따르면, ] 재생 가능한 에너지 그리드 통합 프로그램, 고급 인버터 기능은 이제 많은 상호 연결 표준에 필수, 더 똑똑한 전력 공급에 대한 규제 푸시를 설명합니다.

3. 실시간 전압 및 빈도 통제

스마트 그리드는 장비 손상 및 정전을 방지하기 위해 ±0.1 Hz 내의 명목상 및 주파수의 ±5% 내의 전압을 유지해야합니다. 전통적인 그리드는이 규정을 제공하기 위해 큰 동기 발전기에 의존합니다. 현대 스마트 그리드에서 전력 공급은 분산 에너지 자원 (DERs)에 내장되어 있으며 저장 시스템은 더 큰 역할을합니다. 그들은 밀리 초에 주사하거나 민감하는 전력을 흡수 할 수 있으며 기계식 탭 변경자 또는 발전기 주지사보다 훨씬 빠르게 흡수 할 수 있습니다.

고급 전원 공급 장치 그리드 형성 인버터, 이는 대량 전원 시스템에 연결 없이 섬에 넣어 마이크로 그리드에 안정적인 주파수 참조를 만들 수 있습니다. 이 기능은 원격 커뮤니티 및 군사 설치에 탄력에 중요 합니다.

4. 지능 레이어를 강화

모든 스마트 장치-파서 측정 단위에서 고급 미터로 재는 인프라 (AMI) 유통 자동화 릴레이에-필요한 전력 공급을 필요로 합니다. 이러한 종종 도전적인 위치에서 작동해야 합니다 (폴레 ‐탑, 지하 볼트, 비친환경 환경). 이러한 장치에 대한 전력 공급은 열 분산을 최소화하기 위해 매우 효율적이어야 합니다, 이더넷 (PoE) 또는 배터리 백업에 전원을 지원, 번개 및 전환에 대 한 큰 보호 포함.

변전소 내의 저전압 DC 배포도 변환 손실 감소로 견인을 얻는 것도 얻고 있습니다. NREL’ 고급 전력 전자에 대한 연구은 여러 DC 부하 (감지기, 컨트롤러, LED)를 통합하는 것으로 10-15%에 의해 전체 시스템 효율을 향상시킬 수 있습니다.

Smart Grid의 전력 공급 시스템 구축

Intermittency와 힘 질

태양과 바람의 높은 침투는 전압 흔들림, 고조파 및 빈도 탈선을 소개합니다. 전력 공급은 이 교란 또는 위험 손상 과민한 통제 전자공학을 효과적으로 거르기 위하여 효과적으로 필터해야 합니다. 전기 차량의 상승은 더 힘 질을, 빠른 충전기로, 응력 배급 변압기 및 전력 공급과 같은 급류 적재 단계를 창조합니다.

에너지 저장 관리

배터리 분해, 상태의 ‐ 충전 균형, 열 관리는 엔지니어링 과제를 유지. 전력 공급 회로는 안전 보장 동안 주기 수명을 연장하는 정교한 배터리 관리 시스템 (BMS)를 구현해야합니다. 그리드 스토리지 설치의 리튬 이온 화재는 밀리 초에 실패 셀 팩을 격리 할 수있는 실패 안전 전원 전자에 대한 필요성을 강조합니다.

Power Electronics의 사이버 보안

전력 공급이 소프트웨어 정의되고 인터넷에 연결되면 공격 표면이됩니다. 타협된 인버터는 주파수 불안정성 또는 캐스케이드 아웃리지를 유발할 수 있습니다. Energy&rsquo의 미국 부서는 Energy Infrastructure 이니셔티브에 대한 환경은 스마트 그리드의 모든 전력 공급 구성 요소가 보안 부팅, 암호화 통신 및 무독성 탐지를 포함해야합니다.

열과 노화 스트레스

옥외 울안에 있는 전력 공급은 온도 극, 습도, 소금 안개 및 진동을 끝낼 필요가 있습니다. 전기 용량계, 자석 및 반도체는 시간 내내 degrade를 올립니다. 전력 공급 건강의 상태 근거한 감시는 내장된 지역, 내장된 감지기를 사용하여이고 분석은 격자 가동을 방해하기 전에 실패를 예측하기 위하여 실패를 예상합니다.

Emerging Technologies 및 미래 지향

고체 변압기

고체 변종을 가진 전통적인 철 핵심 변압기를 대체하는 것은 중요한 국경입니다. 이 고주파 전력 공급은 전압을 통제할 수 있고, 민감하는 힘 지원을 제공하고, DC 재생을 더 작고 더 가벼운 동시에 통합합니다. 상업적인 배치는 이미 5 년 안에 예상된 실용 가늠자 단위와 더불어 자료 센터 및 산업 마이크로그리드에서 나타나고 있습니다.

Wide-Bandgap 반도체

실리콘 카바이드 (SiC) 및 갤런 질화물 (GaN) 장치는 전력 공급 효율과 스위칭 속도를 혁명화합니다. 그들은 실리콘과 비교하여 50-70 %의 손실을 줄이고 더 적은 열 싱크와 더 높은 전력 밀도를 가능하게합니다. 스마트 그리드 태평양 및 기타 파일럿 프로젝트는 SiC 인버터를 구축하여 빠른 전압 방향 및 양방향 전력 흐름을 처리 할 수 있습니다.

Grid‐Interactive Power 공급

전력 공급의 차세대는 그리드 운영자와 통신 할뿐만 아니라 전원 장비가 아닙니다. IEEE 1547‐2018 및 IEC 61850와 같은 프로토콜을 사용하여 이러한 공급은 가격 신호, 주파수 편차 또는 비상 명령에 대한 응답에서 작동 모드를 조정할 수 있습니다. 이 기능은 모든 전력 공급을 균형 공급 및 수요를 도울 수있는 유연한 그리드 자산으로 변환합니다.

모듈 및 확장 가능한 아키텍처

유지 보수 및 확장을 단순화하려면 제조업체는 표준화 된 인터페이스를 가진 핫 ‐ swappable 모듈로 전력 공급을 설계하고 있습니다. 변전소는 소형 용량을 시작하고 스마트 그리드가 성장함에 따라 모듈을 추가 할 수 있습니다. 이 접근은 고급 자본을 줄이고 새로운 기술을 통합 할 수 있습니다.