Ev PV-ESS Enerji Yönetimi Simülasyon Çalışması
Küresel enerji krizi ve çevresel kirliliğin artmasıyla birlikte, dünya genelindeki hükümetler yeni enerji üretim teknolojileri için araştırma ve geliştirme (R&D) desteklerini artırıyor. Fotoovoltaik (PV) endüstrisinin önümüzdeki dönemdeki önemli yönlerinden biri olan ev tipi güneş dağıtılmış jenerasyonun kullanımı giderek daha fazla dikkat çekmektedir. Ancak, PV bileşenlerinin güç çıkışı dalgalanmaları ve enerji depolama birimlerinin entegrasyonunun uygunluğu gibi sorunlar, hane içi elektrik kullanımını ciddi şekilde etkileyebilir. Bu nedenle, sistemin birimleri arasındaki istikrarlı enerji akışını koordine etmek ve düzgün işleyişini sağlamak için, arz-talep dengelemesi için bir enerji yönetim stratejisi gerekli hale gelmektedir. Bu makale, ev tipi PV-enerji depolama sistemlerine dayalı olarak, istikrarlı işletmeye olanak tanıyacak ve pratik temiz enerji uygulamaları için teorik bir temel sağlayacak şekilde enerji yönetimi üzerine çalışmaktadır.
1 Sistem Yapısının ve Enerji Yönetim Algoritmasının Analizi
Çalışılan ev tipi PV-enerji depolama sisteminin topolojisi (Şekil 1), PV modülleri, lityum-iyon depolama pilleri, güç dönüştürücüler, şebeke ve kullanıcı yüklerini içerir. PV modülü çıkışları, Boost dönüştürücüsü aracılığıyla ortak bir DC bus voltajı oluşturur. Lityum-iyon pilleri, Buck-Boost dönüştürücüsü aracılığıyla bu bus'a bağlanır. DC bus, tek fazlı şebekeye veya tam köprü inversör aracılığıyla bağımsız olarak yüklerine güç sağlar.
Sistem "kendi üret ve tüket" ilkesine öncelik verir. PV modülü çıkışı, ilk olarak kullanıcı yüklerini karşılar. Fazladan/eksik PV gücü, lityum pilleri (ikincil kaynak) tarafından dengelebilir; hem PV hem de piller sınırlarına ulaştığında, şebeke (üçüncül kaynak) istikrarlı tedariki sağlar.
PV çıkışı, batarya SOC'su ve şarj-boşaltma gücü için: Eğer PPV < PPV-min}, Boost dönüştürücüsü kapalı kalır (gücü yok); aksi takdirde, çalışır. Bataryalar, SOC > 90% olduğunda şarj durdurulur ve SOC < 10% olduğunda boşalma durdurulur. Pbat dinamik olarak PPV ve Pload ile değişir, 0'dan maksimum batarya şarj gücüne kadar. Frekanslı şarj-boşaltma salınmalarını önlemek için, sonraki döngünün durumu önceki döngünün batarya durumuna bağlıdır, bu da sık sistem mod geçişlerini önler.
Buna dayanarak, ev tipi PV-depolama sistemleri için bir enerji yönetim algoritması önerilmiştir, Şekil 2'de gösterilmiştir.
2 Sistem İşleme Modlarının ve Enerji Akışının Analizi
Enerji yönetim algoritmasına dayanarak, sistemin işlemesi bağımsız ve şebekeye bağlı modlara bölünür, her biri aşağıdaki gibi daha da alt bölünmelere sahiptir:
2.1 Bağımsız İşleme (Ana Güç Tarafından)
DC bus'u kontrol eden güç kaynağına göre iki alt mod vardır:
2.2 Şebekeye Bağlı İşleme (Inversör Durumuna Göre)
Inversörün inversiyon ya da rektifikasyon durumuna göre bölünür:
2.3 Mod Sınırları ve Koordinasyon
4 alt modun tetikleme koşulları ve ekipman koordinasyonu Tablo 1'de (eklenecek) detaylandırılmıştır. "PV-batarya-şebeke" gücünün dinamik geçişleri ve Boost/Buck-Boost dönüştürücülerinin ve inversörün uyarlamalı kontrolüyle, sistem "üretim-depolama-tüketim" sürecinde etkin enerji akışını sağlar, tüm hane içi güç ihtiyaçlarını kapsar (şebekesiz, şebekeye bağlı, acil durum vb.).
Şekil 3(a), Mod 1 için dalga formunu gösterir: PV çıkışı = 4.8 kW, yük = 3 kW. PV modülü 240 Vdc çıkar; Boost dönüştürücüsü DC bus'u 480 Vdc'ye istikrarlaştırır. Inversör, bağımsız inversiyon kullanarak (yükler için 220 Vac) çalışır ve Buck-Boost, Buck modunda (bataryayı şarj etmek için 1.8 kW) çalışır. Dalga formları (üstten alta): PV çıkışı akımı, DC bus voltajı, inversör çıkışı voltajı ve batarya şarj akımı.
Şekil 3(b), Mod 2'ye karşılık gelir: PV çıkışı = 5 kW (batarya dolu, bu nedenle Buck-Boost devre dışı). Yük = 3 kW; inversör, şebekeye bağlı inversiyon kullanarak DC bus'u 480 Vdc'ye istikrarlaştırır, fazla enerjiyi şebekeye geri besler (9 A, şebeke voltajıyla senkronize). Dalga formları: PV çıkışı akımı, DC bus voltajı, inversör çıkışı voltajı ve şebekeye bağlı akım.
Şekil 3(c), Mod 3'ü gösterir: PV modülü sınırlara ulaşmış (çıkış yok, Boost devre dışı). Enerji depolama birimi sistemi güçlendirir; Buck-Boost, Boost modunda (DC bus = 480 Vdc) çalışır. Inversör, bağımsız inversiyon kullanarak (3-kW yükler için 220 Vac) çalışır. Dalga formları: Batarya boşaltma akımı, DC bus voltajı ve inversör çıkışı voltajı. Şekil 3(d), Mod 4'ü sunar: Hem PV hem de enerji depolama birimi sınırlara ulaşmış (çıkış yok). Şebeke, yükleri (3 kW) güçlendirir ve bataryayı şarj eder; inversör, şebekeye bağlı rektifikasyon kullanarak (DC bus = 480 Vdc) çalışır.
3. Sonuç (Sokak Lambası Bakımı)
Güncel şehir sokak lambası bakımı bazı eksikliklere sahiptir. İyileştirmek için dört alan üzerinde odaklanılmalıdır:
Bu adımlar, sokak lambası yönetim verimliliğini artıracak, akıllı şehir operasyonlarına ve yeşil gelişime destek olacak.
