Adaed Grids'te Yüksek Yenilenebilir Edeleme için Güç Sistemleri Tasarımı
Adalı güç ızgaraları - daha büyük bir anakara veya bölgesel ağ ile bağımsız olarak faaliyet gösterenler - yüksek yenilenebilir enerji paylarını entegre etmek için büyüyen baskı altında. Yenilenebilir maliyetler, enerji güvenlik endişeleri ve emisyon azaltımı hedefleri, uzaktan adalar, kırsal topluluklar ve izole sanayi siteleri, daha fazla enerji kaynağına dönüşerek, rüzgar ve diğer değişken kaynakları araştırıyorlar. Ancak bu bağımsız sistemler için yüksek yenilenebilir penetrasyon için yüksek oranda daha fazla maliyetle, güneş panelleri veya rüzgar türbinleri eklemek gerekir.
Bir Adasılı Güç Izgarasını Ne Tanımlar?
Bir adalı ağ, aynı zamanda izole veya kapalı bir güç sistemi olarak da bilinir, herhangi bir senkronizasyonlu bir bağlantı olmadan yerelleştirilmiş bir alana elektrik hizmet eder.Bu sistemler en yaygın olarak dizel jeneratörler veya ağır yakıt tesisleri üzerinde bulunur, ancak aynı zamanda uzak madencilik kasabalarında, askeri üsler ve dış-gridler arasındaki çevre etkisi, tüm nesil, yük dengeleme, frekans düzenlemeleri ve gerilim desteği yerel olarak yönetilmelidir. Geleneksel adalı ızgaralar dizel jeneratörler veya ağır yakıtlar üzerinde güvenilirdir, ancak aynı zamanda fosil yakıt tesislerinin maliyeti ve çevresel etkisi de vardır.
Adalı ızgaraların anahtar özellikleri, sınırlı sayıda jeneratör, her senaryo için dikkatlice tasarım gerektirir - sakin, bir fırtınanın ortasındaki yükü üstlenen dönemlerden. ”Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı (IRENA) adalanan ızgaralar “isolated güç sistemleri” olarak tanımlamaktadır[Döneticileri, sistem planlayıcıları her senaryo için dikkatli bir şekilde tasarlanmalıdır.[Döneticileri ve fırsatların ortasındaki dışsal entegrasyonlar.
Yüksek Yenilenebilir Eleştirmenlerin Temel Zorlukları
Yüksek yenilenebilir penetrasyonu azaltın - burada yenilenebilir kaynaklardan yıllık elektrik enerjisinin yüzdesi olarak tanımlayın - dört birbirine bağlı zorluğun üstesinden gelmek gerekir.
Variability and Uncertainty
Güneş ve rüzgar doğal olarak değişkendir. Güneş çıkışı bulut kapaklı, günlük zaman ve mevsim. Rüzgar gücü dakikalarca dakikalar arasır.Adalı ızgaralarda, bu dalgalanmalar büyük bir bulut örtüsünden ithal ederek düzgünleşemez.Böylece olaylar siyahi tükenebilir.
Frekans ve Gerilme Stability
Geleneksel dizel tabanlı adalanmış ızgaralar, dönen jeneratörler inertia sağlar - frekans değişiklikleri için doğal direniş. Yüksek yenilenebilir penetrasyon genellikle IBR'lerin geçici kaynaklarından (IBRs) faydalanarak, küçük veya doğal olmayan inertia kontrol stratejileri gibi. Bu, sistemi sürekli müdahale olmadan korumak için gerekli. Benzer şekilde, gerilim stabilitesi IBR'lerin geçici olarak etkilenebilir.
Enerji Depolama Ekonomisi ve Sizing
Enerji depolama, yüksek çözünürlüklü ağın linchpini genellikle yüksek oranda gelişmiş, ekonomik olmayan bataryalar için boş yere monte edilebilir, veya diğer depolamalar için aşırı yenilenebilir nesil ve boş zamanlayıcı yedekleme kapasitesi, yüksek çözünürlükte bir sistem için büyük ölçüde hızlanır ve büyük ölçüde yüksek çözünürlükte bir optimizasyon problemine yol açar.
Ekonomik ve Düzenlemeler
Adalı topluluklar genellikle yakıt ithalatlarından dolayı sınırlı bütçeler ve yüksek elektrik maliyetlerine sahiptir. Yüksek yenilenebilir penetrasyona geçiş, güneş, rüzgar, depolama ve akıllı kontroller için önemli sermaye gerektirir. Ayrıca, birçok adalı ızgaralar gelişmiş inverter ve mikrogrid kontrollerinde sınırlı teknik uzmanlık ile çalışır.
Yüksek Yenilenebilir Eleştirmen için Sistem Tasarımı Prensleri
Yüksek yenilenebilir penetrasyon ile adalanmış ızgaraların başarılı tasarımı, yukarıdaki zorlukların ele alınması gereken birkaç temel ilkeyi takip ediyor.
Yenilenebilir Kaynakların Farklılaştırılması
Tek bir yenilenebilir kaynağın yeniden tanımlanması risk arttırır. Güneş ve rüzgarı birleştirin - bu genellikle tamamlayıcı profillerin - depolama ihtiyacının azaltılması. Örneğin, bir tropikal ada, geceleri güçlü bir güneşe sahip olabilir ve küçük hidroelektrik ekin, biyomass, hatta jeotermal daha da çeşitlendirmek kaynak karışımını gösterir.
Izgara-Forming Versus Grid-Followingzhous
Çoğu dönüştürücü tabanlı kaynaklar şu anda mevcut gerilim dalgasını takip eden kontrolleri kullanıyor. Yüksek yenilenebilir bir penetrasyon ile zayıf bir adalı ağlarda, çöp kovalama veya gerilimler, aktif olarak yüklenebilir ve frekanslar oluşturan şebeke bilgileri, senkronizasyon ve kara başlangıç yeteneklerine sahip. ”
Hierarchical Control Architecture
Yüksek yenilebilir bir adalanmış bir ızgaranın etkili kontrolü, merkezlenmiş veya dağıtılmış kontroller için çoklu katmanlar gerektirir. birincil kontrol (mevcut yanıt) gerilim ve frekans düzenlemeleri sabit jeneratörü herhangi bir yedekleme jeneratörleri ile çalışır.İyi tasarlanmış bir mimari, otomatik olarak hız ve gerilimleri nominal değerlere geri getirebilir, genellikle merkezileştirilmiş veya dağıtılmış kontrolleri kullanarak. Tertiary control (saatler için dakikalar) ekonomik dağıtım, enerji depolama şarj / dağıtım programları yönetişim programları ve herhangi bir yedekleme jeneratörleri ile koordinasyonu yönetebilir.
Robust Tahmin ve Gerçek Zaman İzleme
Doğru yenilenebilir tahminler, penetrasyon artışları olarak kritik hale gelir. Kısa vadeli tahminler (0-6 saat önce) bilgi bataryası ve jeneratör planlamasını sağlarken, gün öncesindeki tahminler, PMU'lar (fasor ölçüm birimleri) veya gelişmiş SCADA sistemleri ile gerçek zamanlı izleme, hava durumu verilerini birleştiren hızlı yanıt verir ve uydu görüntüleyicileri uzaktan ada ayarlarında tahminler daha fazla doğru bir şekilde ölçümde ilerleme kaydetmeye yardımcı olur.
Enerji Depolama Teknolojileri ve Siz Yöntemleri
Lityum-Ion Pilleri: Dominant Choice
Lityum-iyon aküleri şimdi, fiyatların düşmesi nedeniyle adalanmış ızgara depolamaya hükmediyorlar, yüksek tur-dönüş verimliliği (% 90–95), ve modüler batarya kapasitesinin birkaç kez günlük yük - genellikle küçük topluluklar için zenginleştirici ve en gerçek projeler.
Alternatif Depolama: Akış Pilleri ve pompalanan Hydro
Valvedium redox akış pilleri uzun süredir kesintisiz depolama (6-12 saat) döngüsü boyunca kapasite bozulmamış, haftalık olarak düzgünce dekore etmek için uygun hale getirir. Ancak, enerji yoğunlukları düşük ve büyük pompalanan hidro depolama (PHS) uygun üstografi ve su kullanılabilirliği ile yerlerin maliyeti düşük maliyetlidir. Küçük ölçekli pompalanmış hidro (< 10 MW) has been deployed in several island communities, such as )El Hierro in Canary Adaları)
Hybrid Storage Strategies
Birçok adalı ızgaralar şimdi pil kısa süreli bisikleti daha büyük, daha ucuz uzun vadeli depolama ortamı ile birleştirir. Örneğin, 10 MWh lityum-ion bataryası, günlük dalgalanmaları halledebilir, 200 MW pompalanan hidro rezervuar çok günlük açıkları kapsar. ANABİ ve PLEXOS gibi simülasyon araçları tarihi yük ve kaynak verilerine dayanarak büyük ölçüde optimize etmek için kullanılır, jeneratör kısıtlamaları ve maliyet varsayımları.
Ekonomik ve Finansal Planlama
Enerji Maliyeti (LCOE) ve Sistem LCOE
Tek bir nesil teknolojisi için geleneksel LCOE, adalanmış ızgaralar için yetersizdir, çünkü entegrasyon maliyetleri hakimdir. Sistem LCOE, 5 MW zirve yükü olan tipik bir adayı içeriyor ve bu metrik altında, yüksek yenilenebilir penetrasyon genellikle dizel sistemlerden daha ucuz olabilir - özellikle de yakıt taşıma maliyetleri yüksek olduğunda.
Finansman Modelleri
Yüksek sermaye maliyetleri göz önüne alındığında, adalı ağ projeleri genellikle imtiyazlı finansmana, yeşil iklim fonlarına veya kamu-özel ortaklıklara güvenmektedir. Power satın alma anlaşmaları (PPAs) depolamayı içeren yenilenebilir sistemlerle ilgili olarak, yerel bağlara sahip olan bazı topluluklara ait yenilenebilir enerji kooperatiflerine güvenmektedir.
Gerçek Dünya Vaka Çalışmaları ve Dersler Öğrenildi
King Island, Tasmania (Australia)
King Island, rüzgar türbinleri, güneş PV, 3 MWh pil ve dinamik yük yönetimi kullanarak yüksek çözünürlüklü bir sisteme geçiş yaptı.Sistem ayrıca% 65 ve üstü ortalama% 90 oranında artış gösterdi, ada dizel tüketimi% 70 oranında azalttı. Anahtar dersler, dikkatli tahminler ve ani bir şekilde rüzgar çıkışında istikrar sağlamak için şebeke bilgilendirme tesislerinin önemini içeriyordu.
Azores, Portekiz
Azores Archipelago birkaç adada önemli adımlar attı. Faial ve Pico'da, bir hibrit sistem jeotermal, hidro, rüzgar ve pil depolama, 60'dan fazla yenilenebilir kaynak nüfuzu elde etmek için bir model olarak Azors depolamayı birleştirir (çok sayıda bağımsız yenilenebilir yenilenebilir yenilenebilir enerji tesislerini farklı kontrol şemaları ile entegre etmeyi vurgular).
Hawaii: Ultra Yüksek Emek için Test Yatakı
Hawaii'nin ana adaları tamamen ada değil (bu, düşük inter-island kabloları var), Molokai adası neredeyse bağımsız çalışır. Molokai Yenilenebilir Enerji Projesi, 500 kW'lık bir batarya depolama ve mevcut dizeli yedekleme için birleştirir. Sistem, zaman içinde yüksek mikrogrid kontrollerini kullanır, güneş penetrasyonunu% 80'den fazla yönetmeyi gerektirir.
Future rotası ve Gelişen Teknolojiler
Dijital Twins ve AI Operasyonel Optimizasyon için
Gerçek zamanlı adalanmış ızgarayı çoğaltmak ve optimize etmek için kullanılır. AI tabanlı yük ve yenilenebilir tahminlerle bir araya getirilen Dijital ikiz modeller, bu araçlar mevcut SCADA sistemleri ile entegre eden birkaç dijital ikiz platformlar için optimize edebilir.
Peer-to-Peer Enerji Ticareti için Blockchain
Birçok prosumers ile adalanmış ızgaralarda, blok tabanlı a-to-peer ticaret esnek talep ve dağıtılmış depolama sağlayabilir. Madeira adası üzerinde bir pilot, sakinlerin aşırı güneş enerjisi ticaretine izin verdi, faydalı ölçekli depolama gereksinimleri azaltılabilir. Bu model akıllı metre ve iletişim maliyetleri düşer.
Sonraki -Generation Storage: Termal ve Gravity
Termal depolama gibi gelişmiş depolama teknolojileri (örneğin,% 100 yenilenebilir adalı ızgaralar) ve yerçekimi depolama (toplama ağır ağırlıkları) dağ topografisini kullanarak uzun maliyetli bir depolama projesini değerlendirmektedir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Adalı ağlarda yüksek yenilenebilir penetrasyon için güç sistemleri tasarlayın, ancak giderek daha fazla çözünürlükte bir mühendislik meydan okumasıdır. Kaynakları çeşitlendirmek, şebeke bilgilendirme dönüştürücüleri ile gelişmiş kontrolleri dağıtmak, enerji depolamasını sağlamak ve sağlam tahminleri kullanmak, planlayıcılar fosil yakıtlı sistemlerle güvenilirlik ve maliyet pariteyi elde edebilir.