4 Kern Slimnettegnologieë vir die Nuwe Kragstelsel: Innovasies in Verspreidingsnetwerke
1. R&D van Nuwe Materialen en Uitrusting & Batebestuur
1.1 R&D van Nuwe Materialen en Nuwe Komponente
Verskeie nuwe materialen dien as direkte dragers vir energie-omsetting, kragoorgang, en bedryfsbeheer in nuutgevaardigde kragverdeling- en verbruikstelsels, wat die operasionele effektiwiteit, veiligheid, betroubaarheid, en stelselkoste direk bepaal. Byvoorbeeld:
Nuwe geleidende materialen kan energieverbruik verminder, en probleme soos energie-tegnes en omgewingsvervuiling aanpak.
Gevorderde elektriese magnetiese materialen wat in slim-grootnet sensore gebruik word, help om die betroubaarheid van stelselbedryf te verbeter.
Nuwe isolerende materialen en isolasiestrukture kan die meer algemene tussentydse puls oorspanningsprobleme oplos wat veroorsaak word deur die integrasie van krag-elektroniese toerusting.
Volgende-generasie mikrogolf-radio frekwensietoerusting en krag-elektroniese toerusting wat ontwikkel is op grondslag van derde-generasie halfgeleiervoorrade (vertegenwoordig deur gallium-nitried (GaN) en silisium-karbied (SiC)) kan tegniese ondersteuning bied vir energiebesparing en verbruik-vermindering in die kommunikasie- en elektroniese velde.
1.2 R&D van Nuwe Kragtoerusting en Elektrisiteitsverbruiksfasiliteite
In terme van spesifieke nuwe produkte, ontwikkel ondernemings nuwe krag-elektroniese toerusting - veral sagte normaal-ope skakeluitrusting. Deur die aktiewe en reaktiewe kragvloei op gekoppelde voeders te beheer, bereik hierdie toestelle funksies soos kragbalansering, spanningsverbetering, belastingsoordrag, en foutstroombepaling.
Tydens die golf van die Energie-internet, laat die integrasie van nuwe tegnologieë toe om "funksie + monitering + elektronisering + digitalisering + kunsmatige intelligensie" te bewerkstellig, waarmee ondernemings kan oorskakel van lae-eind navolging na hoë-eind vervaardiging, uitbrei van enkele produkte na alomvattende oplossings, en transformeer van vervaardigingsfabriek tot innovasiegedrewe fasiliteite. Dit stel lae-spanning elektriese toerusting vervaardiging en innovering in staat om by te dra tot laer-koolstof, digitalisering, en volhoubare ontwikkeling.
1.3 Volle Lewenssiklus Batebestuurstegnologie vir Kragtoerusting
Nuutgevaardigde kragverdeling- en verbruikstelsels behels 'n wye verskeidenheid nuwe kragtoerusting en elektrisiteitsverbruikstoestelle, wat volle lewenssiklusbestuur en ekologiese ontwerp van kragverdelingtoerusting baie belangrik maak. Dit is noodsaaklik om die veilige bedryf van alle toerusting te verseker terwyl ekonomiese doeltreffendheid bereik word.
Volle lewenssiklusbedryf en instandhouding sluit die inskrywingbehoeftefase, toerustingaanvaardingfase, produksie- en bedryfsfase, en afvoeringfase in. In batebestuur moet geïntegreerde ontwerp geïmplementeer word om data-verdeling en geoptimeerde bestuur te verseker. Tegnologieë soos "Internet +" moet geïntegreer word om die bestuurssfeer uit te brei en bestuurseffektiwiteit te verbeter.
2. Gedistribueerde Kragopwekking en Mikrogrid Tegnologie
2.1 Gedistribueerde Nuwe Energie-opwekkingstegnologie
2.1.1 Effektiewe en Ekonomiese Nuwe Energie- & Herwinbare Energieontwikkelingstegnologie
Met vooruitskyn in nuwe energie-ontwikkelingstegnologieë, het sommige herwinbare energiebronne (bv. wind- en sonenergie) 'n hoë vlak van toepassing bereik en beslaan nou 'n dominante posisie in kragverdelingstelsels. Dit bly egter belangrik om nuwe materialen en geïntegreerde fotovoltaïese paneeltegnologieë met laer koste en hoër effektiwiteit te ontwikkel.
Terselfdertyd moet die ontwikkeling van ander energiebronne - soos waterstofenergie, geotermiese energie, en biomassa-energie - verder bevorder word. Voorbeelde sluit in waterstof-produksie-opslag-transporttegnologieë, multi-etappe geotermiese benuttingstegnologieë, en biobrandstoftegnologieë.
Verder kan die gekoördineerde ontwikkeling van gesentreerde en gedistribueerde nuwe energie transmissieverlies verminder, nuwe energie-gebruikseffektiwiteit verbeter, en die net se vermoë om nuwe energie op te neem, verhoog, wat daartoe lei dat beter sosiale en ekonomiese voordele verkry word.
2.2 Beplanningstegnologie vir Gedistribueerde Energie
Die sleutel tot die hanteer van die beplanning en optimalisering van gedistribueerde energie-eienskap lê in die breking van inligtingskommunikasie- en afdelingkoördinasie-barrières tussen verskillende entiteite.
Van 'n tegniese perspektief, moet meer tegniese beperkings tydens die beplanningsfase in ag geneem word, insluitend spanningsvlak, kortsluitstroomblykvlak, en kragkwaliteit (flikker, harmoniese).
Van 'n wiskundige perspektief, is beplanningsmetodes wat multi-doelwit en multi-onsekerheid kombinatoriese optimalisering behels, baie kompleks. Daarom is multi-doelwit optimaliseringsbeplanning wat hulpbronne en operasies integreer, krities.
Verder moet daar op let word: om netwerk-analise en -evaluering van stelsels met gedistribueerde energie uit te voer; om die integrasie en optimale beplanning van kragverdelingstelsels en kommunikasienette te ondersoek; en om modelle en simulasie-hulpmiddels vir omvattende betroubaarheid, risiko, en ekonomiese analise te ontwikkel.
2.3 Aktiewe Ondersteuningsstegnologie vir Gedistribueerde Nuwe Energie-opwekking
Gedistribueerde opwekking (DG) moet nie slegs frekwensie en spanning binne 'n sekere reeks aanpas, maar ook vinnige veranderinge in frekwensie en spanning onderdruk.
Tans het sommige skolastici 'n "inertia-stiffness kompensator" voorgestel, wat DG in staat stel om onmiddellike frekwensie- en spanningsondersteuning te gee wanneer die stelsel kragtekort ervaar. Die frekwensie-inertiasondersteuningsvermoë van DG word kwantitatief uitgedruk deur die aktiewe kragkompensasie wat tydens kragtrapveranderinge verskaf word, wat 'n basis verskaf vir die formuleren van latere aansluitstandaarde.
2.4 Produksievoorspellingsstegnologie vir Gedistribueerde Nuwe Energie-opwekking
Gedistribueerde nuwe energie-opwekking kenmerk wye ruimtelike verspreiding, komplekse omringende mikroklimatiese eienskappe, en aansienlike impakte van geboue en menslike aktiwiteite, wat produksievoorspelling uitdagend maak.
Huidige navorsing oor gedistribueerde nuwe energie-opwekking produksie fokus hoofsaaklik op die gebruik van weer-voorspel en klimatiese toestande vir kragopwekking-voorspelling, met te veel nadruk op die impak van natuurlike toestande op nuwe energieproduksie. Dit ontbreek in agname van die ruimtelike verspreidingskenmerke van DG en faktore verband hou met menslike sosiale aktiwiteite.
2.5 Klusterbeheerstegnologie vir Gedistribueerde Nuwe Energie-opwekking
Gedistribueerde beheer is 'n ideaal klusterbeheermetode vir DG in kragverdelingstelsels met hoë nuwe energiedoordringing.
Tans is navorsing oor klusterbeheerstegnologie vir gedistribueerde nuwe energie-opwekking steeds in sy kinderskoes. Relevante prestasies fokus hoofsaaklik op die beheer van enkele kragopwekkingstoestelle, met min agting van gekoördineerde beheerstrategieë vir meerdere nuwe energie-opwekkingstoestelle wat via aangeslote inverters met die stelsel verbind is.
Sleutelkwessies bly onopgelos: die mekanisme van ongebalanceerde kragverspreiding tussen meerdere inverters tydens kragtrapveranderinge; die interaksiemekanisme van multi-tydskale beheerstrategieë vir meerdere inverters; en die onvolledigheid van tradisionele droop-beheer (gebaseer op aktiewe krag-frekwentie en reaktiewe krag-spanning kenmerkkrommes) wanneer die weerstand van kragverdelingslyne nie verwaarloosbaar is, wat DG verhinder om by primêre frekwensie- en spanning-reguleringsprosesse deel te neem.
2.6 Gedistribueerde Energiestoorstegnologie
Van 'n kragperspektief, is die statiese en dinamiese kwessies van nuutgevaardigde kragverdelingstelsels in wezen kragongelykheidskwessies op verskillende tydskaale:
Op die relatief lang tydskaal van pieklastperiodes, lei kragongelykheid tussen die opwekking- en lastkant tot statiese kwessies soos piek-valle-verskille.
Op die relatief kort tydskaal van kragtrapveranderinge tot die aktivering van primêre frekwensie-/spanning-reguleringsprosesse, het krag-elektroniese toerusting nie die rotor-inertia van sinchronus-generators nie en kan nie die stelsel teen kragongelykhede ondersteun nie, wat lei tot verminderde stelselstabiliteit en verarming van kragkwaliteit.
Gedistribueerde energiestoorstegnologie verskaf 'n haalbare oplossing om die statiese en dinamiese kwessies veroorsaak deur kragongelykhede op verskillende tydskaale aan te pak.
2.6.1 Piekafbranding en Frekwensiereguleringsstegnologie vir Energiestoor
Energie-tipe energiestoor - verteenwoordig deur gedistribueerde pompstoor, stroombatterye, litium-ion batterye, en kou/warmtestoorstegnologieë - kan laastoppies elimineer, pieke afsny, dalles vul, fluktuasies gladmaak, en saam met laadpaal werk om laadkragimpakte te verminder, en dus die benutting van kragverdelingstoerusting verbeter.
Piekafbranding en frekwensiereguleringsstegnologie vir energiestoor stel hoë eise aan energiestoorstelsels in terme van kapasiteit, reaksiesnelheid, koste, veiligheid, en krag/energie-digtheid. 'n Enkele energiestoorsoort kan hierdie eise nie bevredig nie, dus is navorsing oor hibride energiestoorstegnologieë met omvattende voordele nodig.
2.6.2 Stabiliteit en Kragkwaliteit Verbeteringstegnologie
Gedistribueerde energiestoorstegnologie verskaf 'n haalbare oplossing om die stabiliteit en kragkwaliteit van nuutgevaardigde kragverdelingstelsels te verbeter.
Sommige skolastici het 'n metode voorgestel wat energiestoorstelsels koördineer met aangeslote inverter-beheerstrategieë om DG in staat te stel om dinamiese stabiliteitsondersteuning aan die stelsel te verskaf. Met die grootskala-integrasie van krag-elektroniese toerusting wat stelselinertia verminder, sal aangeslote inverters gecombineer met energiestoor 'n belangrike middel word om stelseldinamiese stabiliteit te verhoog.
Daarbenewens kenmerk kragtipe energiestoor - verteenwoordig deur superkondensators - met vinnige reaksievermoë en speel 'n sleutelrol in die verbetering van die kragkwaliteit van kragverdelingstelsels. Tans is grootkapasiteit, veilige, en ekonomiese energiestoorapparate vir gedistribueerde energiestoorstegnologie nog nie volwas toegepas nie, en kan nie die piekafbrandingsbehoeftes van grootskala-integrasie van inkrementele lasse volledig bevredig nie.
2.6.3 Mikrogrid Tegnologie
Deur die gekoördineerde beheer van verskeie gedistribueerde hulpbronne op mikrogridvlak te oorweeg en die mikrogrid buite as 'n spanning/stroom-bron te beskou, kan die kompleksiteit van frekwensie- en spanningstabiliteitsbeheer in kragverdelingstelsels verminder word.
Deur kragmutuele ondersteuning en afdelingsoptimalisering op mikrogridklustervlak in ag te neem, kan die komplementêre eienskappe van nuwe energie en lasse in verskillende areas gebruik word om ekonomiese afdelingkwessies soos DG-produksiefluktuasies en piek-valle-verskille aan te pak.
2.6.4 Frekwensie en Spanning Dinamiese Stabiliteitstegnologie vir Nuwe Energie Mikrogrids
As 'n relatief onafhanklike en outonome area, ervaar nuwe energie mikrogrids dinamiese stabiliteitskwessies soortgelyk aan dié van kragverdelingstelsels.
Sommige skolastici het 'n spanning-bron virtuele sinchronus-generator (VSG) beheerstrategie voorgestel. VSG is 'n algemene beheermetode om die dinamiese frekwensie- en spanning-ondersteuningsvermoë van DG te verbeter. Die kernidee is om aangeslote inverters te beheer om die buite-kenmerke (aktiewe krag-frekwentie en reaktiewe krag-spanning) van sinchronus-generators te simuleer.
Die virtuele inertia en demping van sinchronus-generators wat deur tradisionele VSG-tegnologie gesimuleer word, is in die algemeen vasgestel. Onder verskillende tipes kragverstoring, kan vasgestelde inertia-parameters nie die stabiliteit- en vinnigheidsvereistes van mikrogrid frekwensie-dinamiese reguleringsprosesse bevredig nie.
Gebaseer op die bo-gegee oorwegings, het sommige skolastici adaptiewe virtuele inertia beheerstegnologie voorgestel. Daarbenewens het ander skolastici veralgemeende droop-beheerstegnologie voorgestel deur tradisionele droop-beheer te verbeter - insluitend sekondêre frekwensie-reguleringsprosesse in tradisionele droop-beheer om inertia- en demping-kenmerke te simuleer.
2.6.5 Makro-beheerstegnologie vir Mikrogrid Klusters
Kernkwessies in die bedryf en beheer van mikrogrid klusters sluit in hoe om eenheidsreguleringsprosesse vir meerdere mikrogrids te bereik, en hoe om kragmutuele ondersteuning en geoptimeerde bedryf te realiseer.
Sommige skolastici het 'n viervlakkige beheerstruktuur vir mikrogrid klusters voorgestel, insluitend die kragverdelingsvlak, mikrogrid klustervlak, mikrogridvlak, en eenheidvlak.
Twee hoofstrategieë word op die mikrogrid klustervlak gebruik: hoof-slaaf beheer en peer-to-peer beheer.
Hoof-slaaf beheer vereis hoë kommunikasie tussen mikrogrids en plaas aansienlike druk op die hoofbeheereenheid vir spanning- en frekwensiereguleringsprosesse.
Peer-to-peer beheer oorkom hierdie tekortkominge: elke mikrogrid eenheid voer outonome peer-to-peer beheer uit op grond van vooraf gestelde droop-krommes, sonder die behoefte aan kommunikasie of hoër beheer.
Sommige skolastici het 'n beheerstrategie vir hibride mikrogrid klusters, bestaande uit AC- en DC-mikrogrids, voorgestel. Hierdie strategie standaardiseer die aktiewe krag-frekwentie kenmerke van AC-mikrogrids en die aktiewe krag-spanning kenmerke van DC-mikrogrids om 'n verenigde beheerskaal te verkry, en maak peer-to-peer beheer van hibride mikrogrid klusters moontlik.
Om die uitdagings van real-time afdelingsoptimalisering vir mikrogrid klusters aan te pak, het sommige skolastici 'n modelleringsmetode vir die gekoördineerde optimalisering van mikrogrid klusters, gebaseer op 'n gedeeltelik waarneembare Markov-besluitproses (POMDP) onder 'n gedesentraliseerde struktuur, voorgestel. Hierdie metode maak optimalisering-modellering moontlik op grond van gedeeltelik waargenome inligting, selfs onder swak kommunikasie-omstandighede, en gebruik Lagrange-vermenigvuldigers om die doelwitfunksie te ontkoppel, wat die oplossingskompleksiteit verminder. Hierdie navorsing verskaf belangrike riglyn vir die realisering van real-time afdelingsoptimalisering van mikrogrid klusters met komplekse veranderlikes en peer-to-peer beheer.
3. Bron-las Interaksie Tegnologie
Vernuutbare Lasbenutting en Lastbestuurstegnologie
Vernuutbare lasbenutting is 'n sleutelverbindingspunt in die toekomstige ontwikkeling van slim-energiegebruik en energiebesparing, wat bydra tot die ontwikkeling van 'n energiebesparende samelewing.
Navorsing oor vernaubare lasreguleringsstegnologie sluit in:
Lasse klassifiseer en modelleer op grond van hulle kenmerke om die volle laselastisiteitspotensiaal te ontgin.
Vernaubare lasmekanismes aktief verbeter en die bou van demonstrasieprojekte bevorder.
Intelligente tegnologieë gebruik om verskeidenheid analise van gebruikersgedrag uit te voer en reguleringsakkuraatheid te verbeter.
Effektiewe lastbestuur kan die aanbod-vraag onbalans in nuwe energiestelsels, veroorsaak deur die onstabiele aard van nuwe energie en onsekerhede aan die lastkant, verminder. Tans het kraglastbestuurstegnologie reeds funksies soos elektrisiteitsfooi-bestuur, kragverlies-bestuur, anti-steeldraadanalise, en data-deelgeskil.
Met die ontwikkeling van data-aangedrewe tegnologieë, virtuele kragstasies, en 5G-kommunikasie, sal kraglastbestuursisteme aansienlik versterk word in terme van lastdata-voorspelling, lastkoördineringsbeheerstegnologie, en bestuurdoeltreffendheid. Dit sal sterk ondersteuning bied vir die gekoördineerde bedryf van verskeie komponente (bv. gedistribueerde opwekking, elektriese voertuie, en energiestoorstelsels) en die redelike benutting van hulpbronne verbeter.
3.1 Kragvloei Berekeningsmetodes met Betrekking tot Bron-las Onsekerhede
Kragvloei berekening is 'n belangrike grondslag vir kragverdelingstelsel beplanning en afdelingoperasies.
Tans het sommige skolastici kragvloei berekeningsmetodes voorgestel wat die onsekerhede van fotovoltaïese en windkragopwekking in ag neem. Daarbenewens het ander skolastici kragvloei berekeningsmetodes voorgestel wat lastonsekerhede en onsekerhede in laasreaksie op piekafbrandingsbehoeftes in ag neem.
Algemeen gesproke, bestaande navorsing het omvattend onsekerhede in verskeie verbindings van bron-las interaksie in ag geneem en kragvloei berekeningsmetodes vir individuele onsekerhede voorgestel. Daar is egter 'n gebrek aan geïntegreerde analise van meerdere onsekerhede en hul gekoppelde effekte, wat die akkuraatheid van kragvloei berekening in komplekse nuutgevaardigde kragverdelingstelsels beperk.
3.2 Multi-doelwit Optimaal Afdelingstegnologie vir Kragverdelingstelsels Onder 'n Bron-las Interaksie Modus
Onder die bron-las interaksie modus, beïnv
