İklim değişikliği, kasırgaların frekansını ve yoğunluğunu hızlandırdığı gibi, vahşi yangınlar, seller ve kış fırtınaları, merkezileştirilmiş elektrik şebekelerinin kırılganlığı kritik bir kamu güvenliği endişesi haline geldi. Büyük bir felaket grevleri olduğunda, büyük bir enerji ağı genellikle birkaç gün veya hafta boyunca elektrik olmadan elektrikten yoksundur.Bu anlarda, güvenli olmayan bir şekilde güvenli olmayan ve güvenli olmayan bir şekilde hizmet tedarik eden bir topluluk arasındaki fark, tüm yenilenebilir enerji sistemlerindeki tüm yangınları azaltamaz.

Bu makale, mimarlık, fayda, uygulama stratejileri, gerçek dünya uygulamaları ve gelecekteki mikrogridlerin felaket dayanıklılık planlamasında entegre depolama ile ilgili yörüngelerini araştırıyor. Acil durum yöneticileri, kentsel planlayıcılar, politika yapıcılar ve tesisleri operatörleri gelecek kaçınılmaz krize karşı toplumlarını güçlendirmek için harekete geçiyor.

Mikrogridler Entegre Depolama ile Nedir?

Mikrogrid, normal olarak kullanılan elektrik kaynakları ve yüklerin yerelleştirilmiş bir grubudur ve normal olarak geleneksel geniş alan senkronizasyonlu ızgara (örneğin, makrogrid), ancak "kara mod" ile bağlantı kurabilir ve otomatik olarak çalıştırılabilir.

Entegre depolama ile mikrogrid'in temel bileşenleri şunlardır:

  • [FONT:0)Distributed enerji kaynakları (DERs): ), Solar paneller, rüzgar türbinleri, mikroturbinler veya kombine ısı ve güç (CHP) birimleri.
  • [FONT:0)Enerji depolama sistemi (ESS): ), Hızlı sorumlu yedekleme sağlayan bataryalar veya diğer depolama teknolojileri ve yenilenebilir geçici olmayan bir kesintiye yardımcı olan temiz depolama teknolojileri.
  • [FONT:0]Intelligent kontrol sistemleri: Güç akışlarını yöneten Gelişmiş yazılım ve donanım, ana şebekeden ne zaman ayıracağına karar verir ve o dökmeye öncelik verir.
  • [FONT:0) Ortak darbe (PCC): ), ağ bağlantılı ve adalı operasyon arasındaki geçişe izin veren geçişe izin veren geçiş.

Bir felaket senaryosu içinde, mikrogrid kontrolörü otomatik olarak ağ istikrarsızlığı (güçlü bilge, frekans sapması, toplam karaout) ve kesintiye uğraması için ısıtılır.Bir kez adalı, mikrogrid, kendi nesiline ve enerjiye kritik yüklere hizmet etmek için güvenir: Sistem acil servisler, su pompası, iletişim kuleleri ve çevredeki mahallenin karanlık olduğunda bile tıbbi malzemeler için soğutma.

Afet Senaryolarında Faydaları

Mikrogridlerin entegre depolama ile avantajları sadece yedekleme gücünün ötesine uzanır. Her fayda, doğal afetleri takip eden katoran başarısızlıklara karşı bir katman savunmaya katkıda bulunur.

Hizmetin İyiliği ve Sürekliliği

Tek en büyük fayda, yaygın bir ağ kesintisi sırasında gücü korumaktır. Geleneksel yedekleme jeneratörleri sürekli yakıt tedariki gerektirir ve yakıt sıkıntısına karşı savunmasızdır (kahkahalar sonrası), batarya depolama alanı birden fazla saat veya hatta günlerce geri çekilmeden tasarruf sağlar, sistem büyüklüğüne bağlı olarak, şebekeler için,% 70-80'lik yedekler için yüzde 70-80'lik bir yedek jeneratörler için başarısız olabilir.

Temel Hizmetlerin Hızlılaştırılması ve Restorasyon

Doğal afetler genellikle hızlı bir şekilde onarımın ötesinde kritik altyapıya zarar verir. Mikrogrids bir aşama kurtarma yaklaşımı sağlar: bir tesis veya mahalle mikrogrid adalanır, telefon veya tıbbi cihazlardan sorumlu olmak için enerji geri yükleyebilir, 2012 yılında yüksek gerilimli taşıma hatlarıyla mikrogrid'ler için beklemeden sonra, binalarda yüksek gerilimli geçiş hatlarının ikincil etkilerini azaltılabilir - güvenlik ve bakım onarımı haftalar için karanlık kalırken.

Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Entegrasyonu

Mikrogridler yenilenebilir enerji için doğal bir platform sağlar. Güneş panelleri çatılarda veya arabaportları günde ışık saatleri boyunca elektrik üretir; herhangi bir fazla pillerde depolanır ve geceleri veya bulut dönemlerinde kullanılır.Bu, dizel veya doğal gaza bağımlılığı azaltır, bu da bir felaketten sonra ulaşım zor olabilir.

Topluluk Empowerment ve Enerji Bağımsızlık

Enerji kontrolünün merkezileştirilmesiyle, mikrogridler kendi güç tedariki konusunda topluluklara hizmet etmek için hangi yüklere hizmet etmek ve enerjinin uzak bir faydadan ziyade yerel olarak yapılması gerektiğine karar verir.Bu güçlendirici özellikle de Kaliforniya'daki Borrego mikrogridleri için önemlidir, bu da çok sayıda yangınla ilgili bir topluluk için tasarlanmış olabilir - bir okul, bir klinik, bir market - tüm bu faydaların bir merkezi haline gelir.

Uygulama Stratejileri

Mikrogrid'leri felakete dayanıklı planlamaya dahil etmek, sadece ekipman satın almanın ötesinde sistematik bir yaklaşım gerektirir. Topluluklar ve tesis yöneticileri, uygun teknolojileri, güvenli finansmanları seçmek ve operasyonel protokolleri kurmak zorundadır.

Vulnerability ve Eleştirel Yük Değerlendirmelerini Yapmak

İlk adım, bu tesislerin ve işlevlerinin en kritik olduğunu tanımlamaktır: acil odalar, yangın istasyonları, 911 sentleri, su arıtma tesisleri, barınaklar, yakıt istasyonları, gıda ve ilaç için soğuk depolama ve iletişim kuleleri. Bir yük değerlendirme, bu tesislerin güç talebini iki katına çıkarır.

Stratejik Siting ve Scalable Design

Mikrogridler minimum iletim kayıpları ile en yüksek öncelikli yüklere hizmet etmek için yer almalıdır. İdeal olarak, nesil ve depolama, destekledikleri kritik yüklerle birlikte veya yakın bir klinik veya su pompasıyla bağlantılı olabilir.Scalability önemlidir: Sistem, bütçeler olarak genişletilebilir veya yeni yükler tespit edilebilir. Örneğin, bir topluluk bir yangın istasyonu ve acil bir barınakla başlayabilir ve daha sonra yakın bir klinik veya su pompası eklenmektedir.

Teknoloji Seçimi ve Interconnection Standartları

Doğru batarya kimyasını seçin, inverter tipi ve kontrol sistemi, bağlantı için dengeyi, yaşam süresini, güvenliği ve performansı gerektirir. Lityum-ion aküler şu anda yüksek enerji yoğunluğu ve fiyatların düşmesi nedeniyle en yaygın olan, ancak akış pilleri belirli uygulamalar için daha uzun ve daha derin bisiklet yardımı sunar.

Finans ve Teşvik Programlar

Yüksek sermaye maliyetleri bir bariyer olarak kalır. Ancak, birden fazla fon kaynağı vardır: federal hibeler (FEMA Hazard Mgrid, DOE Elektrik programları Ofisi), devlet direnci fonları, faydalı teşvikler ve kamu-özel ortaklıklar. Enerji-a-Hizmet (EaS) modelleri, üçüncü tarafların yalnızca enerji teslim edildikten sonra, ABD'den düşük faizli krediler için ödeme yapmasına izin verir.

Ortaklıklar ve Bakım Protokolleri kurmak

Mikrogrid sadece bakım planı kadar güvenilirdir. Topluluklar gerekli olduğunda çok fazla paydaş ortaklıklar oluşturmak gerekir, yerel hizmetler, acil yönetim ajansları, özel sektör enerji sağlayıcıları ve topluluk temsilcileri. Düzenli test (örneğin, haftalık adalama parçaları) sistemi gerekli olduğunda işlev verecektir. Battery sağlık izleme, panel temizliği ve yazılım güncellemeler de planlanmalıdır.

Vaka Çalışmaları ve Örnekler

Gerçek dünya dağıtımları, felaket yanıt ve kurtarmada depolama ile mikrogridlerin etkinliğini göstermektedir. Aşağıdaki örnekler çeşitli uygulamaları ve dersleri öğrendi.

Porto Riko: Post-Hurricane Resilience

Hurricane Maria, Puerto Rico'nun 2017'deki şebekesini harap ettikten sonra, ada mikrogrid direniş için canlı bir laboratuvar haline geldi. Özellikle uzak dağlık bölgelerde, neredeyse bir yıl boyunca güç olmadanydı. Cevap olarak, Adjuntas) gibi projeler ithal edilen bir güneş enerjisine bağımlı olarak, yerel merkezlerde ve sağlık kliniklerinde ve sağlık operatörlerinde uzun vadeli bir başarı için önemli olan bir mikrogridler oldu.

Kaliforniya: Vahşi Ateş Kamu Güvenliği Gücü Shutoffs (PSPSPS)

Kaliforniya'nın büyük hizmetleri, yüksek rüzgar koşullarında vahşi yangınları önlemek için PSPS olayları giderek daha fazla kullanıyor. Birçok kişi için, bu adayı kapatıp, hiçbir yangının mevcut olmadığı zaman bile, Santa Barbara şehri, Sonoma County'de 2 MW MW MWh pil depolama mikrogrid kurdu ve San Diego'da üst düzey bir güneşte bir mikrogrid kurdu.

Japonya: Deprem ve Tsunami Hazırlanma

Japonya, 2011 Tōhoku deprem ve tsunamiden sonra mikrogrid teknolojisine uzun yatırım yaptı.TheurFLT:0)Sendai Microgrid), Tohoku Fukushi Üniversitesi'nde, 2010 yılında inşa edilen, çeşitli nesil kaynakları ve depolamanın bir kombinasyonunu 2011 yılında mizaç havai fişek felaketi ile birlikte, şebeke tedarikinin kaybına rağmen kampüse kesintisiz bir güç sağladı.

Meydanlar ve Future Outlook

Değerlerinin zorlayıcı kanıtlarına rağmen, bütünleşik depolama ile mikrogridler, bu zorlukları anlamak için gerçek engellerle karşı karşıyadır - ve ortaya çıkan çözümler - planlayıcılar için temel.

Yüksek İlk Sermaye Maliyetleri

Tamamen çatılı bir mikrogrid bile milyonlarca dolara mal olabilir. Geri ödeme süresi genellikle 10 yıldan fazla sürebilir ve bu da kamu kuruluşları için sıkı bütçelerle bir engel olabilir. Ancak, toplam mülk maliyeti (tanış masrafları dahil, yakıt tasarrufu ve jeneratör bakımı dahil) genellikle uzun vadeli dayanıklılık dikkate alındığında yatırımın azaltılmasına yardımcı olur.

Teknik Kompleksi ve Entegrasyon

Mikrogrid tasarlamak ve işletmek sofistike kontrol sistemleri ve dikkatli bir mühendislik gerektirir.İdeleşimli mikrogrid kontrolörleri ve eklentileri içeren ek donanımlar, inşa edilen ada algılama ve otonom kontrolleri ana akım haline gelir - yükleme maliyetlerini azaltır.

Düzenleme ve Politika Hurdles

Birçok yargıda düzenleyici çerçeveler merkezileştirilmiş bir ağ için tasarlanmıştır ve mikrogrid'leri kolayca barındırmaz. Sorunlar yedek hizmetler için faydalı tarifeler, net metre sınırları ve sınırları, komşulara satış gücü satışı konusunda kısıtlamalar sağlar. Bazı eyaletler, New York ve Massachusetts gibi, mikrogridlerin işletmesine ve hatta talep yanıt için toptan enerji piyasalarına katılmalarına izin veren düzenleyici reformlar ortaya koyar. Federal Enerji Düzenleme Komisyonu (FERC) 2222, kontenjajda bulunan toplam DERs ( mikrogridler dahil olmak üzere) için kapıyı açar.

Future Technology Trendleri

İleriye bakıldığında, çeşitli eğilimler, mikrogridlerin felakette rolünü geliştirecek:

  • [FONT=0]Uzun vadeli enerji depolama: [Dönemli: [Döntgen: 0] Demir hava pilleri, yerçekimi depolama ve yeşil hidrojen 24-100 saat yedekleme, mikrogridlerin çok günlük kesintileri yapabilmelerine izin verir.
  • [FONT:0]Artificial intelligence and digital twins:) AI-güdümlü kontrolörler, hava tahminlerine dayanan batarya şarj / elveriş programlarını optimize edebilir, gerçek zamanlı talep ve ağ statüsüne izin verir. Digital twins, operatörlerin felaket senaryolarını ve test protokolleri güvenli bir şekilde simüle etmesine izin verir.
  • [FONT:0)Vehicle-to-grid (V2G) entegrasyonu: [Dönetici: 1) Elektrik okul otobüsleri ve belediye filoları, acil durumlarda mikrogridlere ek kapasite sağlamak için bağlantı kurabilir.
  • [FONT:0]Blockchain-based a-to-peer enerji ticareti:[Döneticileri birden fazla mikrogridle olan toplumlar blok zincir platformlarını yerel olarak ticarete, genel dayanıklılık ve ekonomik verimliliği artırmak için kullanabilir.

İklim değişikliği felaket risklerini yoğunlaştırmaya devam ettikçe, inaction maliyeti, bina dirençli mikrogridlerin maliyetlerinin çok daha fazla aşacağı gibi, teknoloji açık ve finansal ve düzenleyici engeller yavaş yavaş yavaş yavaş düşüyor. Toplumlar için, bütünleşik depolama ile ilgili ciddi mikrogridler artık bir seçenek değildir - onlar bir zorunluluktur.