Resilient Dağılıtlı Nesil Sistemleri İklim Değişikliği

İklim değişikliği hızlandığında, dayanıklı dağıtılmış nesil (DG) sistemleri giderek daha acil hale gelir. Bu sistemler, tüketildiği yere yakın bir güç yaratır ve hassas merkezi sistemlere bağımlılığı azaltır.

Büyüyen Imperative for Resilient Dağlı

Ortalanmış güç ızgaraları nispeten istikrarlı bir iklim için inşa edildi, ancak bu varsayım artık devam etmiyor. büyük bir fırtına geçiş hatlarına çarpdığında, milyonlarca kişi günler veya haftalar için güç kaybedebilir - Kış Fırtına Uri'nin Texas'ta yaygın siyahoutlara neden oldu, aynı zamanda ızgara hataların nasıl yanıldığını ortaya koyuyor; bir hasar görmüş bir nesile izin verilmiyor, kritik tesisler –oda acil barınaklar, su arıtma tesisleri ve iletişim merkezleri – hatta iletişim merkezleri – ana şebeke başarısız olduğunda bile işletmeye devam edin. DG'nin doğal modülerliği yerelleştiriliyor; bir hasarın tamamen yok edilmesi anlamına geliyor.

Felaket cevabının ötesinde, dayanıklı DG sistemleri uzun vadeli iklim adaptasyonunu destekler. Örneğin, ABD Elektrik Ofisi, yüksek enerji emisyonlarını önceliklendirir ve dayanıklılık girişimlerinin bir parçası olarak daha temiz yedekleme gücü sağlar.

Resilience için tasarım ilkeleri

Dayanıklı bir DG sistemi tasarımı, güneş panelleri veya pilleri kurmak dışında gider. Başarısız modları, operasyonel esnekliği ve yerleşik çevre ile entegrasyon gerektiren sistematik bir yaklaşım gerektirir. Aşağıda etkili sistem tasarımına rehberlik eden temel ilkelerdir.

Reddans

Red dışılık, enerji üretimi ve teslim için birden fazla bağımsız yol demektir. Tek bir başarısızlık noktası - tek bir dönüştürücü veya tek bir yakıt kaynağı gibi - bir bileşen başarısız olursa, yükü taşıyabilir, en azından temel hizmetler için çiftleştirici güneş fotovoltaik (PV) gerekir; tek kritik yüklerin enerji jeneratörünün üstünde tabakalamalı batarya depolamak veya çoğu zaman doğru dengeyi paylaşmak için çok fazla mikrogride sahip olması gerekir.

modülerlik

Modüler bileşenler, yüksek kapasite eklerine, daha kolay bakım ve daha hızlı onarımlara izin verir.Tek büyük bir jeneratör yerine, modüler bir dizi küçük birim ayrı olarak takas edilebilir.Bu ilke, dönüştürücülere, switchgear'a ve kontrollere genişletilebilir. Modüler sistemler de teknoloji geliştikçe yükseltmeyi daha kolaydır. Örneğin, modüler bir dize dönüştürücüler ile inşa edilmiş bir topluluk güneş çiftliğini tamamen ayarsız bir birim değiştirebilir.

Flexability

Esnek DG sistemi farklı koşullara adapte edilmelidir: yük, hava, yakıt kullanılabilirliği ve ağ statüsü. Flexability, çok yönlü kontroller, hibrit konfigürasyonlar ve ada ( ana ağdan bağlantı) veya yeniden bağlantı kurma yeteneği.

Robust Altyapı

Fiziksel sertleştirme, aşırı havadan ekipmanlarını korur. Güneş panelleri yüksek rüzgar yükleri ve selam direnci için derecelendirilmiştir; montaj rafları, Uluslararası Bina Kodu (IBC) ve IEEE 1547, bağlantı ve ekipman için kılavuzlar sağlar.

Akıllı Kontroller

Gelişmiş kontrol sistemleri, genellikle yapay zeka ve makine öğrenimi dahil, gerçek zamanlı izleme, hata algılama ve otomatik yanıtları mümkün kılar. Akıllı kontroller, depolama şarjını ve şarjını optimize edebilir ve enerji kalitesini yönetebilir ve bir kesinti sırasında yükleri önceliklendirirler - tedarikin sıkıca kontrol edildiğinde kritik olmayan yüklere izin verir. Bulut tabanlı platformlar, çoklu DG sitelerini denetlemek için uzaktan kumandanları optimize edebilir, hizmet ve filo operatörleri için anahtar bir kapasiteye sahiptir.

Gelişen Anahtar Teknolojileri

Çeşitli teknoloji kategorileri modern DG sistemlerinin performansını ve güvenilirliğini sağlar. Her biri, enerjiden bağımsız operasyona özel olarak esneklik yönlerini ele alır.

Enerji Depolama

Battery depolama, özellikle de lityum-ion ve giderek artan akış pilleri, uygun şekilde tarihsel yük profillerini, güneş/rücre kullanılabilirliği analiz etmek ve sağlam devlet pilleri ve hidrojen depolama sözlerine bağlı olarak, daha düşük maliyetle daha uzun süreler sağlar.

Mikrogrids

Mikrogrid, yerelleştirilmiş bir elektrik kaynağı grubudur ve şebeke gücünden bağımsız olarak çalışabilecek yükler.Bu, arketipik dirençli DG mimarisi ile komşular olabilir. Mikrogridler, Brooklyn Microgrid veya Borrego Springs mikrogrid gibi projelerde gerçek hayattaki farkları ortaya çıkarabilir.

Yenilenebilir Bütünleşme

Çeşitli nesil kaynakları herhangi bir yakıta bağımlılığı azaltır. Güneşi yakmak, rüzgar, hidroelektrik ve hatta biyokütmeler, farklı hava modellerinde güç üretebilecek bir karma sistem yaratır. Örneğin, Midwest'deki bir güneş enerjisi tesisatı, güneş ışığının en uygun şekilde ısıtılamadığı zaman bile elektrik üretebilir.

Gelişmiş Tahminler

Doğru hava ve talep tahminleri DG sistemlerinin aşırı olaylara hazırlanmasını sağlar. Yük tahminleri tarihsel verileri, düşük riskli pencereler sırasında gerçek zamanlı şebeke koşullarını ve meteorolojik modelleri zirveleri ve vadileri tahmin etmek için sağlar. Solar irradiance tahminleri, uydu görüntülerini ve gökyüzünün kameralarını önceden tahmin etmek için kullanır.Bu tahminler kontrol sistemine beslenir, bu tahminler düşük riskli pencereler sırasında şarj edilebilir bataryaları veya zamanlama bakım sağlar.

Dağılı Enerji Kaynakları Yönetimi (DERMS)

DG varlıklarının büyük filolarını bir bölgede koordine eder, sanal güç bitkilerini (VPPs) daha fazla DG'nin dağıtıldığı gibi, DERMS, bireysel birimlerin, denge tedarikinin ve taleplerin dağıtılması ve kontrol odaları ile iletişim kurmak için gerekli olan hizmetleri optimize eder. Ayrıca, küçük DG sahipleri gelir elde etmelerine izin verir.

Resilient Dağılımdaki Vaka Çalışmaları

Birkaç öncü proje, yukarıdaki ilkelerin ve teknolojilerin pratikte nasıl uygulandığını göstermektedir.

California'nın Ateşi Sezon Mikrogrids

Korkunç vahşi yangınlar sırasında, Pasifik Gaz ve Elektrikli (PG&E), Mendocino'nun şehirdeki topluluklar, PSPS olayları sırasında adayı inşa edebilecekler. Mendocino mikrogrids, batarya depolamanın 6.5 MW'lık bir kısmını birleştirir, 1.200 müşteriyi vurgular.

Brooklyn Microgrid: Peer-toPeer Enerji Ticareti

Brooklyn, New York, bir topluluk temelli mikrogrid, yerel enerji ticaretini sağlamak için blokaj teknolojisini kullanır. Çatıdaki güneş, komşulara daha fazla güç satabilir, hatta ızgaralar sırasında bile sistem kontrolleri otomatik olarak adayabilir: ana şebeke başarısız olduğunda, yerel güneş ve depolama izin verin.Bu proje, LO3 Enerji tarafından denetlendi, transaktif enerji modellerinin fiziksel dayanıklılığını nasıl tamamlayabilirdiğini gösterir.

Puerto Rico'nun Solar-Plus-Storage Reconstruction

2017 yılında Hurricane Maria'nın ardından Puerto Rico'nun ızgarası harap oldu. Yeniden inşa etmek için hükümet ve STK'lar güneş ve depolamaya öncelik verdi, özellikle hastaneler ve topluluk merkezleri gibi kritik tesisler için. "Resilient Power Programı" 300'den fazla yerde batarya yedekleme ile çatı sistemleri kurdu. Bu sistemler, güneş ışığından son derece uzak durmaya değer, özellikle de temel hizmetler için kırmızı depolama sağlar.

Avustralya'nın Bushfire Bölgesi'ndeki Mikrogridleri

Ausgrid ve Endeavour Enerji gibi Avustralya ürünleri, yangın söndürme kapasitesi ile bölgede mikrogridleri dağıtıyor ve aşırı ısıya eğilimli. Blue Dağları'ndaki bu proje güneş, batarya ve daha önce enerjik ormancılıkla uzun bir geçiş hatlarına hizmet etmek için bir yedek dizel jeneratörü kullanıyor. Mikrogridler minimum güneşle bağımsız olarak çalışabiliyor.

Ekonomik ve Politika Faktörleri

Resilient DG sistemleri bir politika vakumunda mevcut değildir.Viability, destekleyici düzenlemelere, teşviklere ve finansman mekanizmalarına bağlıdır.

Teşvik ve Grants

Federal yatırım vergi kredileri (ITC) güneş ve depolama için, devlet düzeyindeki rebatlar ve Enerji veya FEMA gibi ajanslardan gelen hibeler, bu değerleme maliyetlerini önemli ölçüde azaltmalıdır. Altyapı Yatırım ve Jobs Yasası (2021), bakım hizmetleri ve veri merkezleri için milyarlarca dolar ayırdı.

Interconnection Standartları

A DG sistemi ada ve güvenli bir şekilde bağlantı kurmak için, IEEE 1547-2018'e uymalı ve yerel fayda gereksinimlerine uymalıdır. Bu standartlar gerilim ve frekans toleransları, anti-islanding algılama ve iletişim protokolleri.Vizyonlararası bağlantı süreçleri ve normal işlem sırasında "export" aşırı güç için kritik olmalıdır. Utilities kademeli olarak bağlantı anlaşmaları kabul edilir, ancak gecikmeler bir engel olarak kalır. Politika yapıcılar önceden onaylanan bir şekilde onaylanır ve kontrol modelleri onaylanır.

Bir Hizmet Olarak Tutulma (RaaS)

Üçüncü taraf finansmanı modelleri, bir geliştiricinin kendi başına nerede ve DG sistemini işlettiği ve müşteriye karşı dayanıklılık satmak, traksiyon kazanıyor. RaaS, büyük sermaye kesintileri ve transferleri için ihtiyaç duyuyor. Sözleşmeler genellikle belirli bir yedekleme kapasitesi ve zaman aralığı garanti ediyor. Bu model özellikle de iş kesintisi önlemek için ticari ve endüstriyel tesisler için başarılı oldu. Örnekler SolarCity'nin (şimdi Tesla) mikrogrid projeleri ve NRG'nin veri merkezleri için direnç hizmetlerini içerir.

Future Outlook

Dayanıklı DG'nin yörüngesi daha büyük bir istihbarata, entegrasyona ve uygulanabilirliğe doğru gidiyor. Yapay zeka, gerçek zamanlı operasyonları optimize etmede daha büyük bir rol oynayacaktır - önceden tahmin edilen başarısızlıklar ve otomatik olarak minimum kesintiye yol açacaktır. AI-yerel dijital ikizler, zayıf noktaları tanımlamak için yüzlerce başarısızlık senaryolarını simüle edebilir.

Blockchain ve token bazlı enerji piyasaları, yerel olarak ticaret gücüne daha fazla güç verebilir, hatta adalı. Bir ağ ağı olarak "kullanıcı" kavramı, IEEE 2030 gibi DG sahipleri için sistemleri hazır tutmak için DG sahipleri için hizmet verebilir.13, birden fazla mikrogrid entegrasyonuna rehberlik edecek, şehir ölçeğinde esneklik sağlayabilir.

İklime dayalı kesintiler yoğunlaşırken, dayanıklı dağıtılmış kuşak, ana ihtiyaçlara karşı bir niş çözümden hareket edecektir. Mühendisler, planlayıcılar ve politika yapıcılar sadece yeni enerji projesine dayanıklılık sağlamak için işbirliği yapmalılar.Inaction is ölçülme maliyeti sadece dolar değil, yaşamlarda ve topluluk kurtarma zamanında değil.