İklim değişikliğinin etkileri yoğunlaşmış, aşırı hava olayları –hurricanes, vahşi yangınlar, ısı dalgaları, buz fırtınaları ve seller – her iki frekans ve ciddiyetle artan bir şekilde, merkezileştirilmiş güç şebekeleri, bu sık sık sık sık sık kullanılan elektrik şebekeleri, geçiş hatlarının aşağı yukarı veya alt istasyonlar susadığı zaman, güvenilir bir şekilde inşa etmeye ve bu tür yapıların temel altyapıya dayanmaya yönelik temel bir temel sistem olarak odaklanmalarına karşı çıkıyor. DG – küçük ölçekli güç nesilleri, bu türdeki temel sistemleri doğrudan doğruya doğrultmaya ve hızlı bir şekilde aydınlatmaya zorlamaktadır.
Dağıtılmış Nesil Sistemleri
Dağıtılmış nesil, elektrik üretimine merkezi olmayan bir yaklaşımla, enerjinin tüketim noktasına veya yakın olduğu bir şekilde üretilir. Büyük, orta enerji santralleri elektrik ile uzun mesafelere aktarılan sistemler, DG sistemleri, mahallelerde veya ticari özelliklerde yer almaktadır. Ortak teknolojiler, hafif (PV) sistemler, küçük rüzgar türbinleri, doğal gaz veya dizel jeneratörleri, bir ısı ve güç (CHP) birimleri ve yakıt hücreleri ile paralel olarak çalışabilir.
DG'nin avantajları, aşırı hava için tasarım gerektirir, doğru şekilde sitelenmiş ve yeniden bağlantı kurabilen kontrollerle entegre edilmelidir. Enerji Bakanlığı, modernleştirilmiş, dayanıklı bir ızgara için enerji tasarrufu sağlar. Ancak, DG bileşenlerinin tasarımı, büyük fırtınalar sırasında fiziksel olarak sağlam, doğru bir şekilde siteli ve entegre edilmesi gereken kontroller olmalıdır.
Resilient Dağılım için Tasarım Prensleri
Her DG sistemi siteye özgü olsa da, aşırı hava koşullarındaki direnç altında evrensel tasarım ilkelerinin bir setidir. Bu ilkeler ekipman seçimi, düzen, kontroller ve bakım protokolleri hakkında karar verir.
1. Reddancy
Reddanış, tek bir başarısızlık noktasının tüm sistemi cripplememesini sağlar. Bu, birden çok nesil kaynağın yüklenmesi ile elde edilebilir - bir kaynağın başka bir başarısız olursa, örneğin, ambulans Maria gibi, Puerto Rico hastaneleri, yangın istasyonları ve acil barınaklar için, kırmızıdans jeneratörler genellikle hayatta tasarruf eden operasyonlarla birlikte mümkün olabilir.
2. modülerlik
Modüler tasarım, DG sistemlerinin genişletilmesine izin verir, yeniden yapılandırılabilir veya hızlı bir şekilde tamir edilebilir. büyük bir jeneratör yerine, modüler bir yaklaşım, birkaç güneş paneli ve bataryalar ile başlayarak birkaç tane daha inşa edilebilir, geri dönüşümlü olarak çalışır. Modülerite de basitleştirir.
3. Demerkezleşme
Bir yerde tüm nesli tek bir kırılganlık noktası oluşturur.Mermerkezcilik, bir coğrafi alanda DG birimleri dağıtıyor - bir kampüste, bir mahalle veya bir şehir. Bir kasırga veya vahşi yangın bir yükleme yaratırsa, diğerleri bu yaklaşımı kucaklar, özellikle de su pompası, iletişim ve soğutma gibi.Meryem sistemleri aynı zamanda merkezileşmiş bir şebekeyi bozabilecek hataların riskini azaltır. ABD ordusu bu yaklaşımı kucakladı, diğerleri dağıtmak için mikrogridleri dağıtmak, doğal afetler sırasında sürekli olarak dağıtmak için önemli.
4. Robust Altyapısı
Fiziksel sertleştirme aşırı hava bölgelerinde kullanılamaz ve konduitun vahşi yangınlara eğilimli olması gerekir; rüzgar türbinleri fırtınaya dayanıklı frenleme sistemleri ve güçlendirilmiş kuleler olmalıdır. Elektrik muhafazaları suthine ihtiyaç duyar[Dönlendirmek için] ve konduit çalışır, çünkü vahşi yangınlara karşı özel toparlamalara karşı özel toparlama özelliklerine karşı özel toparlamalar da.
5. Akıllı Kontrol Sistemleri
Resilient DG sistemleri sadece onları yöneten kontroller kadar etkilidir. Gelişmiş sensörler, programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC), ve enerji yönetimi yazılım monitörü ağ koşulları, yük gereksinimleri ve jeneratör durumu gerçek zamanlı olarak yönetir. Ana şebeke başarısız olduğunda, akıllı kontrolörler otomatik olarak sistem - şebeke ve kara başlangıç jeneratörleri - geri beslemeyi önlemek ve güvenlik sağlamak için - 1573'ü de önceliklendirirler.
Extreme Weather için Anahtarlı Bileşenler
Tasarım ilkelerinin ötesinde, doğru bileşenleri seçmek ve onları doğru bir şekilde kurmak önemlidir.DG'nin dört ana bina blokları - nesil, depolama, güç elektronik ve bağlantı kurmak - her şey aşırı koşullarda eşsiz zorluklar yaratıyor.
Nesil: Güneş, Rüzgar ve Backup
Güneş PV, düşük işletme maliyetleri nedeniyle popüler bir DG teknolojisidir ve donanım fiyatlarını azaltır. Ancak, çıktı değişkendir ve fırtınalar veya gece boyunca sıfıra düşebilir.Sürücük, güneş jeneratörü ile çiftleştirilebilir, ancak rüzgar türbinleri özellikle de havalimanları güçlü rüzgarlar getirdiği kıyı veya düz bölgeler için kesintiye uğrayabilir, ancak aynı rüzgarlar tarafından yok edilmeyi göze alır. Küçük doğal gaz jeneratörleri ve dizel jeneratörleri güvenilir işhorleri ile birlikte kalır.
Enerji Depolama: Bataryalar ve Ötesinde
Enerji depolama, modern dirençli DG. Lityum-ion aküleri (hem liderlik-acid ve yeni LiFePO4 kimyagerler) ihtiyaç duyduğunda aşırı yenilenebilir enerji ve deşarjı absorbe edebilir, ancak daha az olgundur. Sıcaklık depolama, depolama kapasitesi, ısı tasarrufu için kritik yükleri kapsamalıdır.
Power Electronics ve İnverler
Bağlantı jeneratörleri ve yüklerle bataryaların ve ağların adalama, gerilim düzenleme ve arıza izolasyonu yapabilmeleri için dönüştürücüler ve dönüştürücüler, bu cihazlar, temel ızgaralar sağlam olduğunda bile ağ desteği sağlayabilir ve adalı olarak "mikrogrid" oluşturabilirler.
Interconnection and Transfer Anahtarları
DG sistemi ana şebekeye nasıl bağlanır, ada kurma yeteneğini belirler. Otomatik transfer anahtarları (ATS) standarttır; bir ağ kesintisi tespit eder ve DG sistemini yerel nesile bağlantı kurmak için kritik yüklere bağlanırken, bu anahtarlar, ulusal Elektrik Kod (NEC) ile birlikte 702'yi düzenli olarak takip etmelidir.
Enhancing Resilience için Stratejiler
Uygulamaya ilkeleri ve bileşenleri koymak, yerel tehlikelere uygun olarak somut stratejiler gerektirir. Aşağıda gerçek dünya DG projelerinde uygulanan kanıtlanmış yaklaşımlardır.
Hibrit Sistemler: Yenilenebilir ve Konvansiyonel Kaynaklarla Kombine Etmek
Hibrit DG sistemleri, çift değişken yenilenebilir (solar, rüzgar) tarafından yönetilebilir yedekleme (diesel, doğal gaz veya biyogaz) her iki dünyanın en iyilerini sunar: düşük karbon emisyonları normal koşullar altında ve garantili güç, jeneratörler sırasında sadece batarya rezervleri düşük veya kapalı depolar tarafından korunabilir ve birçok hibrit sistem, acil durumlarda depolanabilir.
Mikrogrid Entegrasyonu
Mikrogrid, DG kaynaklarının yerelleştirilmiş bir grubudur ve Princeton Üniversitesi'ndeki mikrogridler, ana şebekenin veya bağımsız olarak çalışabilmesi için çalışır. Microgrids DG direnç ile ilgili halk güvenliği güç kapalılığı sırasında, mühendisler elektrik yükünü dikkatli bir şekilde modellemeli ve güvenli bir şekilde depolamalıdır.[değiştir | kaynağı değiştir]
Enerji Depolama Optimizasyonu
Piller, asansör motorları veya tıbbi ekipman gibi dalgalanmaları ele almak için düşünülmelidir. Gelişmiş batarya yönetim sistemleri (BMS) sıcak iklimlerde risk olan ısıtılabilir. Ana şebekeler performans korumak için ısıtma gerektirir; bazı üreticiler entegre termal yönetim için boyutlandırılmalıdır. Aşırı uzun süre boyunca, derin deşarjları bozmadan korumak için akışları dikkate almak için.
Düzenli Bakım ve Test
Aylar için boş oturan bir sistem çoğu gerektiğinde başarısız olabilir. Resilient DG bakım kültürü gerektirir: haftalık jeneratör egzersizleri, aylık batarya testleri ve yıllık yük banka testleri dizel jeneratörler için test gerektirir. İyi bakımlı sistemlerde temizlik yapmanız gereken 25+ yıl.
Topluluk-Shared Resilience
Bireysel DG sistemleri güçlü, ancak New York'un REV (Enerji Vizyonunu Yeniden Tanımlama) gibi kolektif dayanıklılıkları çok sayıdadır - bu sistemlerde bir grup ev veya işletme havuzu güneş ve depolama kaynağı vardır - ortak dağıtım ağı gibi kritik tesislere destek sağlar.
Action Studies of Resilient DG in Action
Gerçek dünya uygulamaları değerli dersler vermektedir. İşte yukarıdaki ilkeleri ve stratejilerin aşırı hava koşullarında nasıl oynadığını gösteren üç örnek.
Porto Riko: Güneş+Storage Microgrids After Hurricane Maria
2017 yılında, Hurricane Maria Porto Riko'nun ızgarasını harap etti, yaklaşık 3,4 milyon kişiyi aylarca güç olmadan terk etti. Cevap olarak, Humacao'daki çevre ve Sosyal Adalet Merkezi'nde bulunan kuruluşlar, 30 kW güneş panelleri ve 120 kWh kapasiteli mikrogridler, daha sonraki fırtınalar ve devam eden ağlarda çalışan kritik hizmetler tuttu.
Florida: Hurricane-Resistant Solar Carports
2017 yılında Hurricane Irma'dan sonra, Babcock Ranch topluluğu Florida'da 160 mphliklere dayanabilecek, bina kodlu bir kasaba olarak tasarlanmıştı - Babcock Ranch, 1 MW pil depolama sistemi ile birlikte 75 MW'lık bir güneş serisini hiç kaybetmedi.Toplumun DG sistemi, tüm kasabaya ve suya öncelik veren akıllı mikrogrid kontrolörü içeriyor.
Kaliforniya: Vahşi Ateş-Related PSPS Etkinlikler ve Backup Power
Yabani yangın-prone bölgelerinde, artan oranda kamu güvenliğinin kapatılmasını (PSPS) blazerden aşağı doğrulanan hatları önlemek için. Bu PSPS olayları son günlerde veya haftalar sürebilir. Sonoma County'de, deniz Ranch topluluğunda 4 MW'lık bir topluluk mikrogrid kurdu ve 8 MW'lık bir batarya depolama sistemi ile.
Resilient Dağılım için Future Yol
Alan hızla gelişmektedir. Üç trend bir sonraki dirençli DG sistemlerini tanımlayacaktır: yapay zeka, gelişmiş hava tahminleri ve destekleyici politika çerçeveleri.
AI-Driven Kontrolleri ve Tahmini Bakım
Makine öğrenme algoritmaları tarihsel performans verilerini, hava tahminlerini ve sistem çalışmasını optimize etmek için şebeke koşullarını analiz edebilir. Örneğin, AI, ısı dalgaları sırasında yük artışlarını tahmin edebilir ve önceden soğutma binalarını veya şarj pilleri tavsiye eder. Ayrıca, anormal dönüştürücü sıcaklık kalıpları gibi - ve başarısızlıktan önce sistem bakımı için sistem bakımı öngörür.For example, AI, bu tür platformları ticarileştirebilir.Informasyon maliyetlerinden bile, hatta küçük ölçekli DG sistemleri, kenar AI kontrol cihazlarının erken işaretlerini tespit edebilir.
Gelişmiş Hava Tahminleriyle Entegrasyon
Resilience proaktif değildir, reaktif değildir. Gerçek zamanlı hava verileri Ulusal Okyanus ve A atmosferik Yönetim (NOAA) ve özel sağlayıcılar, DG kontrol sistemleri fırtına izlerini, rüzgar gustleri ve güneş ışınlama yaklaşımları sırasında, bir sistem otomatik olarak karamsarlığa yol açma kapasitesi rezerve edebilir, ancak o zaman kritik olmayan güneş nesil bulutları gelmeden önce güneş enerjisi akır. "kalkıntılar" mikrogridler patlamaya başlar.
Politika Teşvikleri ve Sınırlı Altyapı Standartları
Hükümet politikaları teknoloji ile yetişiyor. ABD Enerji'nin bari Kıtlığı Devleti ve Tribal Formula Grants, DG sistemleri dahil olmak üzere, birçok eyalet, güneşle bağlantılı olarak yatırım vergi kredilerini sunuyor ve bazı hizmetler adalama kapasitesi için ödeme yapan dayanıklılık tarifeleri de geliştiriyor: Florida'nın 2022 Yasası, güneş dizilerini 180 amfızlı hıza düşürüyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
İklim değişikliğinin aciliyeti, güç nasıl üretildiğini ve dağıtılmasını talep ediyor. Merkezileştirilmiş ızgaralar, normal koşullarda verimliyken aşırılık, modüler sistemlerle donatılmış ve akıllı kontrollerle tasarlanmış olan, mühendisler sadece hayatta kalmamış olan sistemler yaratabilirler - Puerto Rico'dan alınan vaka çalışmaları ve Kaliforniya'dan gelen hava kirliliği ve en kötü şekilde azaltılabilir olan hava kirliliği ilkelerine karşı korumayı garanti eder.