4 olulist matu võrgutehnoloogiat uuele elektrivõrgule: uuendused jaotusvõrkudes

1. Uusmateriaalide ja seadmete R&D ning vara haldus

1.1 Uusmateriaalide ja uute komponentide R&D

Erinevad uued materjalid on otsesed energiaümbritsemise, elektrienergia edastamise ja operatsioonikontrolli kandjad uutes elektrivõrgu- ja tarbimissüsteemides, millel on otsene mõju töö efektiivsusele, ohutusele, usaldusväärsusele ja süsteemi kuludele. Näiteks:

• Uued joobivad materjalid võivad vähendada energiatarbimist, lahendades probleeme nagu energia puudus ja keskkonnakasvatus.

• Rakendatud tõhusad elektromagnetilised materjalid intelligentses võrgu sensorites aitavad parandada süsteemi töökindlust.

• Uued isoleerivad materjalid ja isoleerimisstruktuurid saavad lahendada sagedasemaid ajutisi pülsipinge ülekaalu probleeme, mis tekivad elektronika seadmete integreerimise tõttu.

• Järgmise põlvkonna mikrokiirgusradiofrekvenstseadmed ja elektronika seadmed, arendatud kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterialide (näiteks gaallium-nitriidi (GaN) ja silitsiumkarbiidi (SiC)) alusel, võivad anda tehnilist toetust energia säästmiseks ja tarbimise vähendamiseks kommunikatsiooni- ja eelarvevaldkonnas.

1.2 Uute elektriseadmete ja elektri tarbimisvahendite R&D

Konkreetsete uute toodete osas arendavad ettevõtted uusi elektronika seadmeid – eriti pehme normaalselt avatud lüliteid. Nende seadmetega saab kontrollida aktiiv- ja reageeriva võimsuse voolu ühendatud jõudlusega, saavutades funktsioone nagu võimsuse tasakaalustamine, pingetase parandamine, laadi ülekandmine ja veafoo voolu piiramiseks.

Energiainterneti lainelaevade käigus, uute tehnoloogiate integreerimine, et realiseerida "funktsioon + jälgimine + elektroniseerimine + digitaliseerimine + tehisintellekt", võimaldab ettevõttele liikuda madala taseme imiteerimisest kõrgema taseme tootmise poole, laiendada üheainelistest toodetest komplekssetele lahendustele ja muuta tootmisettevõtet innovaatiliste asutusteks. See võimaldab madalpinge elektriseadmete tootmisel ja innovatsioonil panustada madalhiilgavasse, digitaalse ja jätkusuutlikku arengu.

1.3 Täisringi varahaldustehnoloogia elektriseadmete jaoks

Uues tüübis elektrivõrgu- ja tarbimissüsteemides on kaasatud palju uusi elektriseadmeid ja elektri tarbimisvahendeid, mis muudab täisringi halduse ja elektrivõrgu ekoloogilise disaini väga oluliseks. On vaja tagada kõigi seadmete ohutu töö, samal ajal saavutades majanduslikku efektiivsust.

Täisringi ekspluateerimine ja hooldus hõlmab ostu nõuefaasi, seadme vastuvõtmise faasi, tootmise ja ekspluateerimise faasi, ning välja võtmise faasi. Varahalduses peaks rakendama integreeritud disaini, et tagada andmete jagamine ja optimeeritud haldus. Tehnoloogia nagu "Internet +" peaks olema integreeritud, et laiendada haldamise ulatust ja parandada haldamise efektiivsust.

2. Jaotatud tootmine ja mikrovõrgutehnoloogia

2.1 Jaotatud taastuvenergia tootmise tehnoloogia

2.1.1 Efektiivne ja majanduslik uus energia ja taastuvenergia arendustegevus

Uute energiaallikate arendamise tehnoloogiate arenedes on mõned taastuvenergia allikad (nt tuule- ja päikeseenergia) saavutanud kõrge kasutamistaseme ja nüüd domineeriv positsiooni elektrivõrkudes. Siiski on oluline arendada uusi materjale ja integreeritud fotode elementpaneelide tehnoloogiaid, mis on odavamad ja tõhusamad.

Samal ajal tuleb edasi arendada teisi energiaallikaid, nagu vesinikenergia, geotermiline energia ja biomassi energia. Näiteks vesiniku tootmise, säilitamise ja transportimise tehnoloogia, mitmekordne geoterminen kasutamise tehnoloogia ja biokütuse tehnoloogia.

Lisaks, kooskõlastatud arendamine keskset ja jaotatud uut energia võib vähendada edastamisel tekkivaid kaotusi, parandada uue energia kasutamise efektiivsust ja suurendada võrgu võimet uue energia absorbimiseks, mis annab paremaid sotsiaalset ja majanduslikku kasu.

2.2 Jaotatud energia planeerimistegevus

Jaotatud energia omistamise planeerimise ja optimiseerimise võtmepunkt on informatsiooni sidebarjääri ja koordineerimisbarjääri murdmine erinevate organisatsioonide vahel.

Tehniliselt peab planeerimisfaasis arvesse võtma rohkem tehnilisi piiranguid, sealhulgas pingetaseme, lühikeste kõrvutustingimuste taseme ja energiataseme (vilksamist, harmonikaid).

Matemaatiliselt on planeerimismeetodid, mis hõlmavad mitme eesmärgi ja mitme ebakindluse kombinatsioonide optimiseerimist, väga keerulised. Seega on kriitilise tähtsusega mitme eesmärgi optimiseerimine, mis integreerib ressursse ja toiminguid.

Lisaks tuleb tähelepanu pöörata: võrguanalüüsi ja hindamise läbiviimisele jaotatud energia süsteemide korral, uurida elektrivõrgu süsteemide ja sidevõrkude integreerimist ja optimaalset planeerimist, arendada mudelid ja simulatsioonivahendid, et hinnata täielikult usaldusväärsust, riski ja majanduslikke analüüse.

2.3 Aktiivne toetus jaotatud uue energia tootmisele

Jaotatud tootmine (DG) peab mitte ainult reguleerima sagedust ja pinget kindlas ulatuses, vaid ka takistama sageduse ja pinge kiiremaid muutusi.

Praegu on mõned teadlased esitanud "inertia-stiffness compensatori", mis võimaldab DG pakkuda instant frekvensti ja pingetoe, kui süsteem kogeb energiapuudust. DG frekvensti inertsiatoetuse võime on kvantitatiivselt väljendatud aktiivse võimsuse kompensatsiooniga, mida pakutakse energiasammude muutuste ajal, pakkudes aluse järgmisele ühendamisstandardile.

2.4 Väljundprognoosimistegevus jaotatud uue energia tootmiseks

Jaotatud uue energia tootmise iseloom on lai ruumiline levik, keerulised ümbruskliimad ja märkimisväärne mõju ehitiste ja inimtegevusele, mis muudab väljundi prognoosimise keeruliseks.

Praegune uuring jaotatud uue energia tootmise väljundi peamiselt keskendub ilmateade ja kliimatingimuste kasutamisele, pöördudes liiga palju looduslike tingimuste mõju uue energia väljundile, jättes vahele DG ruumilise leviku ja inimühiskonna tegevusega seotud tegurid.

2.5 Klastrikontrollitehnoloogia jaotatud uue energia tootmiseks

Klastrikontroll on ideaalne DG kontrollimeetod elektrivõrkudes, kus on kõrge uue energia penetratsioon.

Praegu on uuringud klastrikontrollitehnoloogia kohta jaotatud uue energia tootmiseks veel alguses. Olulised saavutused keskenduvad peamiselt üksikute tootmise seadmete kontrollile, jättes vahele koordineeritud kontrollstrateegiaid mitme uue energia tootmise seadme jaoks, mis on ühendatud süsteemiga võrguühendatud inverterite kaudu.

Olulised küsimused on endiselt lahendamata: mitme inverteri vaheline ebavõrdne võimsuse jaotus energiasammude muutuste ajal, mitme inverteri mitme-aegluse kontrollstrateegiate interaktsioonimehanism, ja traditsioonilise droop kontrolli (põhinevat aktiivse võimsuse-sagedus ja reageeriva võimsuse-pingereeglite kõveradel) ebatõhusus, kui elektrivõrgujoonte vastus on mitte-negligeeritav, mis takistab DG osalemist põhiline sageduse ja pingereglite.

2.6 Jaotatud energia salvestamistegevus

Energia seisukohalt on uue tüübi elektrivõrgu staatilised ja dünaamilised probleemid põhimõtteliselt erineva aja skaala võimsuse ebavõrdsuse probleemid:

• Suhteliselt pikas aja skaalal, tipupingete perioodidel, tootmise ja tarbimise poolt tekkiv võimsuse ebavõrdsus viib staatilistesse probleemidesse, näiteks tipp-kuju erinevused.

• Suhteliselt lühemas aja skaalal, energiasammude muutustest esimese sageduse/pinge reguleerimiseni, ei saa elektronika seadmed pakkuda sinkroonsete generaatorite rotorinertsiat, et toetada süsteemi vastu võimsuse ebavõrdsuse, mis viib süsteemi stabiilsuse vähenemise ja halvenevale energia kvaliteedile.

Jaotatud energia salvestamistegevus pakkub võimaliku lahenduse erineva aja skaala võimsuse ebavõrdsuse staatiliste ja dünaamiliste probleemide lahendamiseks.

2.6.1 Energia salvestamise tiipide ja sageduse reguleerimise tehnoloogia

Energia-alaste energia salvestamise tehnoloogiate, mida esindavad jaotatud pompitu energia, vooma akud, liitium-ioni akud ja külm/kuum salvestamise tehnoloogiad, võivad likvideerida tarbimise tippe, tiipide ja kuju täitmise, sujuvad fluktuatsioone ja töötavad koos laadimispillidega, et vähendada laadimise võimsuse mõju, parandades elektrivõrgu seadmete kasutamise tõhusust.

Energia salvestamise tiipide ja sageduse reguleerimise tehnoloogia kehtestab kõrge nõuded energia salvestamise süsteemide suhtes kapasites, reageerimiskiirus, kulud, ohutus ja võimsus/energia tihedus. Üksik energia salvestamise tüüp ei saa rahuldada neid nõudeid, seega on vajalik uurida ühendatud energia salvestamise tehnoloogiaid, mis hõlmavad mitmeid eeliseid.

2.6.2 Stabiilsuse ja energia kvaliteedi parandamise tehnoloogia

Jaotatud energia salvestamistegevus pakkub võimaliku lahenduse uue tüübi elektrivõrgu stabiilsuse ja energia kvaliteedi parandamiseks.

Mõned teadlased on esitanud meetodi, mis koordineerib energia salvestamise süsteeme võrguühendatud inverterite kontrollistrateegiatega, et DG saaks pakkuda dünaamilist stabiilsust toetust süsteemile. Suuri määrasid integreeritud elektronika seadmete tõttu väheneb süsteemi inertsiat, võrguühendatud inverterid koos energia salvestamisega muutuvad oluliseks vahendiks süsteemi dünaamilise stabiilsuse tõstmiseks.

Lisaks, energiaga seotud energia salvestamise tehnoloogia, mida esindavad superkapasitorid, on kiire reageerimiskiirusega ja mängivad olulist rolli elektrivõrgu energia kvaliteedi parandamisel. Praegu pole suuremahulisi, ohutuid ja majanduslikke energia salvestamise seadmeid jaotatud energia salvestamise tehnoloogia jaoks veel koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni koguni k......