Koduvõrkude PV-ESS energiajuhtimise simulatsiooniuuring
Kuna ülemaailmne energia kriis süveneb ja keskkonnasaaste muutub tõsisemaks, siis valitsused üle maailma suurendavad toetust uute energialähte arendamisele. Kodumajapidamistes fotogaalikese hajusenergia kasutamine, mis on päikeseenergia tööstuse järgmine peamine suund, on saanud aina rohkem tähelepanu. Siiski võivad probleemid nagu fotogaalikese komponentide võimsuse lülitumine ja energiakogumiku integreerimise mõistlikkus tõsilt mõjutada kodumajapidamiste elektritööd. Seega on vaja energiaturvalisuse strateegiat, et koordineerida süsteemi üksuste vahel stabiilset energiavoolu ja tagada sildima tegevus, pakkudes põhjust nõguse energia rakenduste praktikale.
1 Süsteemi struktuuri ja energiaturvalisuse algoritmi analüüs
Uuritud kodumajapidamiste fotogaalikese-energiakogumiku süsteemi topoloogia (Joonis 1) koosneb fotogaalikest moodulitest, liitiium-ionide akudest, võimsustehinguridest, võrgust ja tarbijate koormast. Fotogaalikese mooduli väljund moodustab tavalise DC-bussispänna Boost-tehinguri kaudu. Liitiium-ionide akud ühenduvad selle bussiga Buck-Boost tehinguri kaudu. Seejärel kanneb DC-buss võimu ühefaasi võrgusse või tarbijakoormusele iseseisvalt täispääseline inverteri kaudu.
Süsteem prioriteediks "enda tootmist ja enda tarvitamist". Fotogaalikese mooduli väljund, mis on peamine energialähis, rahuldab esmalt tarbijakoormust. Üleliigse või puuduoleva fotogaalikese energiaga tasakaalustatakse liitiium-iode akud (teine allikas); kui nii fotogaalikese kui ka akud jõuavad piirini, tagab võrk (kolmas allikas) stabiilse toite.
Fotogaalikese väljundi, aku SOC-i ja laadimis-väljamõõtmise võimu korral: Kui PPV < PPV_min, siis sulgeb Boost-tehingur (ei ole võimu väljundit); muul juhul töötab see. Akud lõpetavad laadimise, kui SOC > 90% ja väljamõõtmise, kui SOC < 10%. Pbat muutub dünaamiliselt vastavalt PPV ja Pload, ulatudes nullist maksimaalse akulaadimisvõimuni. Sagedaste laadi-väljamõõtmiste vältimiseks sõltub järgmise tsükli olek eelmise tsükli akustatusest, vältides sagedaseid süsteemi režiimide vahetusi.
Seejärel pakutakse kodumajapidamiste fotogaalikese-akude süsteemide jaoks energiaturvalisuse algoritmi, mis on näidatud Joonisel 2.
2 Süsteemi töörežiimide ja energiavoolu analüüs
Energiajuhtimisalgoritmi juhendatuna jaguneb süsteemi töö viiele iseseisvale ja võrkuühendatud režiimile, mida edasi jagatakse järgmiselt:
2.1 Iseseisv töö (peamise energialähela kontrolli alusel)
On olemas kaks alamrežiimi, mis defineeritakse DC-bussi kontrolliva energialähela järgi:
2.2 Võrkuühendatud töö (inverteri staatuse alusel)
Jagatakse sõltuvalt sellest, kas inverter töötab inversiooni või rektilisatsiooni režiimis:
2.3 Režiimide piirid ja koordineerimine
Neli alamrežiimi käivitamise tingimused ja seadmete koordineerimine on kirjeldatud tabelis 1 (lisatav). "Fotogaalikene-aku-võrk" võimu dünaamilise vahetamise ja Boost/Buck-Boost tehingurite ning inverteri kohandatava kontrolli kaudu võimaldab süsteem efektiivset energiavoolu "tootmine-kogumine-tarbimine", hõlmades kõiki kodumajapidamiste energia vajadusi (võrgust eraldatult, võrkuühendatult, hädaolukorras jne).
Joonis 3(a) näitab Režiimi 1 lainekujut: fotogaalikese väljund = 4,8 kW, koormus = 3 kW. Fotogaalikene annab välja 240 Vdc; Boost-stabiliseerib DC-bussi 480 Vdc. Inverter töötab iseseisva inversiooni režiimis (220 Vac tarbijakoormusele), ja Buck-Boost töötab Buck-režiimis (1,8 kW aku laadimiseks). Lainekujud (ülemalt alla): fotogaalikese väljundivool, DC-bussi spännus, inverteri väljundspännus ja aku laadimisvool.
Joonis 3(b) vastab Režiimile 2: fotogaalikese väljund = 5 kW (aku täis, nii et Buck-Boost on väljas). Koormus = 3 kW; inverter kasutab võrkuühendatud inversiooni, et hoida DC-bussi 480 Vdc, üleliigse energiaga võrgu toomiseks (9 A, sinkroniseeritud võrguspännusega). Lainekujud: fotogaalikese väljundivool, DC-bussi spännus, inverteri väljundspännus ja võrkuühendatud vool.
Joonis 3(c) näitab Režiimi 3: fotogaalikene on piiril (ei anna väljundit, Boost väljas). Energia kogumisüksus toidab süsteemi; Buck-Boost töötab Boost-režiimis (DC-buss = 480 Vdc). Inverter kasutab iseseisvat inversiooni (220 Vac 3 kW koormusele). Lainekujud: aku väljamõõtmisvool, DC-bussi spännus ja inverteri väljundspännus. Joonis 3(d) näitab Režiimi 4: nii fotogaalikene kui ka energia kogumisüksus on piiril (ei anna väljundit). Võrk toidab koormust (3 kW) ja laeb aku; inverter kasutab võrkuühendatud rektilisatsiooni (DC-buss = 480 Vdc).
3. Kokkuvõte (tänavalamppide hooldus)
Praegune linna tänavalamppide hooldus on ebapiisav. Parandamiseks tuleks keskenduda neljale valdkonnale:
Need sammud parandavad tänavalamppide halduse efektiivsust, toetades intelligentsete linnaoperatsioone ja rohelise arengu eesmärke.
