Факултет за Електротехника и Информациски Технологии

Скопје

МАКЕДОНИЈА

Семинарска работапо

:Хибридни енергетски системиимикромрежи

ДИСТРИБУИРАНОПРОИЗВОДСТВОРЕСУРСИИ МИКРОМРЕЖИ

:Изработил

НиколовБошко:Ментор

. - Проф Д рАтанасИлиев

2

Содржина

1. Вовед . . . . . . . . . . 2

2. Дистрибуирани енергетски ресурси . . . .3

2.1. Комбинирани топлински и електрични енергетскисистеми 3

2.2. Ветерни енергетски системи . . . . .10

2.3. Соларнифотоволтажни системи . . . . .20

2.4. Мали хидроелектричницентрали . . . .22

3. Дис трибуирано производство на енергија . .. 24

3.1. Интегрирањена дистрибуирани производители .. 24

3.2. Активни дистрибутивнимрежи . . . . .25

4. Микромрежи . . . . . . . . 26

4.1. Меѓусебно поврзувањенамикромрежи . . .. 30

4.2. Одржувањена системските параметри . . .. 31

5. Заклучок . . . . . . . . . 44

6. КористенаЛитература . . . . . .45

3

1. ВоведПроизводството на електрична енергија денеска се соочува со проблемот на осиромашување на ресурсите на фосилни горива, загадувањето на околината како последица на што се јавува ефектот на стаклена градина.

Како одговор на оваа се јавува неконвенционално производство на енергија на локално ниво од обновливи енергетски извори или извори кои не произведуваат многу јагленород како што се природен гас , биогас, ветерна енергија, фотоволтаици, горивни ќелии, комбинирани топлински и електични системи. Оваа се нарекува дистрибуирано производство а генераторите се нарекуваат дистрибуирани енергетски ресурси односно микроресурси.

Електричните извори од дистрибуираните производители на енергија може да се поврзат со централизираните дистрибутивни системи. Досега централизираните дистрибутивни системи ги снабдуваа со енергија потрошувачите односно протокот на енергија беше еднонасочен а со поврзување на дистрибуирани производители текот на електричната енергија станува двонасочен. Дистрибутивните централизирани системи со тоа станауваат активни.

Повеќе мали извори и потрошувачи на топлинска и електрична енергија на ниско напонско ниво поврзани во мрежа ги нарекуваме микромрежи. Блискоста на микроресурсите до потрошувачите им дава предност на микромрежите. Микромрежите може да работат мрежно поврзани или самостојно. Микромрежите се поврзани со управувани дистрибуирани ресурси под кои се сметаат сите видови на дистрибуирано производство вклучително обновили извори на енергија, управувани поторошувачи и складови на енергија. Микромрежите се споени со помош на брзи енергетско електронски уреди на јавната мрежа претставувајќи управуван потрошувач со можност за автономно работење. Потполна интеграција на микромрежите бара одредување на услови за приклучување на јавна дистрибутивна мрежа, размена на податоци, комуникација и систем на водење, како и законски рамки.

Работењето и управувањето на микромрежите се контролира преку локални микроконтролери и центални контролери.

Повеќе микромрежи може меѓусебно да се поврзуваат притоа координирајќи се преку централните контролери како би постигнале поголема стабилност.

4

2. Дистрибуирани енергетски ресурси

Обновливи или не-конвенционални електрични генератори вклучени во дистрибутивно генерирачки системи или микромрежи се познати како дистрибуирани енергетски ресурси (DER) или микроресурси. Една од главните задачи на микромрежите е да се комбинираат сите придобивки од не-конвенционалните/обновливи ниско-јагленородни технологии и високо-ефективни комбинирани топлински и електрични системи (СНР). Користењето на DER доведува до намалување на загадувањето на околината односно до генерирање чиста енергија. Најразновиди DER се користат за добивање на енергија како што се Стирлингови машини, горивни ќелии, микротурбини, соларни фотоволтажни ќелии, ветерни енергетски системи и мали хидрогенераторски системи. Накратко ќе се осврнеме на некои од нив.

2.1. Комбинирани топлински и електрични енергетски (системи CHP)

Комбинираните топлински и електрични системи (CHP) или когенеративните системи се многу погодни како дистрибуирани енергетски ресурси (DER) за микромрежна примена. Главна нивна предност е енергетската ефикасност со промислено искористување на отпадната топлина. За разлика од термоцентралите на фосилни горива, СНР системите ја користат топлината која се генерира како попатен продукт локално во домаќинствата и индустриските процеси. Покрај тоа топлината произведена при умерени температури од 1000 С до 1800 С може да се користи и за ладење.

Со користење на вишокот топлина, СРН системите овозможуваат подобро искористување на енергијата од конвенционалното генерирање, потенциално достигнувајќи коефициент на ефикасност повеќе од 80%, споредено со 35% кај конвенционалните постројки. Генерално најголема ефикасност е кога топлината се користи локално. Вкупниот коефициент на ефикасност се намалува ако топлината се пренесува на поголеми далечини преку изолирани цевки кои пак дополнително коштаат. Од друга страна преносот на електрична енергија на поголеми растојанија е со многу помали загуби. Затоа најдобро е СНР да бидат сместени до изворите на топлина како на пример во големи болници, затвори, рафинерии и други индустриски постројки со големи топлински оптоварувања.

2.1.1. Микро-СНР системиМикро-СНР системите обично се сместени по домаќинства или мали комерцијални згради. Овие системи за разлика од големите СНР системи примарно генериираат топлина а дополнително електрицитет. Генерирањето на електрицитет воглавно е диктирано од потребите за топлина на корисникот, па често имаме генерирање на вишок електрична енергија отколку што му е потребна на корисникот.

5

Микро-СНР системите воглавно се микротурбини споени на една оска со високобрзински синхрони машини со перманентен магнет и користат воздушни или магнетни лагери. Имаат моќен електронски интерфејс за поврзување на електричното оптоварување. Тие се доверливи, силни и ефтини. Достапни се во опсег од 10-100kW. Примарно гориво е природниот гас, пропанот или течни горива, кои обезбедуваат чисто согорување. Микротурбини на биогориво исто се разгледуваат како можност.

За време на работењето на СНР системите, притисокот на внесениот воздух се зголемува по поминувањето низ центрифугален компресор. Температурата на збиениот воздух се зголемува на поминување низ топлински изменувач. Кога топлиот збиен воздух влегува во согорувачката комора, се меша со гориво и гори. Високотемпературните согорувачки гасови се шират во турбината за да произведат механичка моќност, која ја придвижува синхроната машина со постојан магнет за производство на електрична моќност на високи фреквенции. Високофреквентниот излезен напон се претвора во DC напон користејќи насочувач и DC напонот се претвора во АС со 50 Нz фреквенција со помош на инвертер.

Предностите кои ги обезбедува користењето на микро-СНР централите се:

Бидејќи транспортот на електричната енергија е многу поефтин од транспорт на топлина, микро-СНР централите е погодно да се стават близу потрошувачите на топлина. Со оваа се постигнува оптимизација заради потполно користење на топлината.

Генерирањето топлина за посебни единици е мало. Затоа микро-СНР централите имаат поголема флексибилност за спојување со неколку мали извори на топлина.

Микро-СНР системите првично се засновани на следниве технологии:

Внатрешно согорувачки (IC) машини Стирлингови машини Микротурбини Горивни ќелии

2.1.2. Внатрешно согорувачки (IC) машини Во IC машините, горивото се меша со воздух во согорувачка комора. Согорувањето создава гасови со висока температура и висок притисок кои се шират и делуваат на подвижните тела како клипови или ротори. Внатрешно согорувачките машините се разликуваат од надворешно согорувачките машини како што се парната машина и Стирлинговата машина. Надворешно согорувачките машини го користат согорувачкиот процес за загревање на посебен работен флуид кој тогаш дејствува на подвижните делови. IC машините вклучуваат прекинувачки согорувачки машини (реципрочна машина, Ванкелова машина и машина на Бурке) и континуирано согорувачки машини (Млазни машини, ракети и гасни турбини).

6

Сл.1. Внатрешно согорувачка машина

Вообичаено користени горива се дизел, бензин и плин. Пропанот исто така се користи како гориво понекогаш. Со извесни модификации во доводот на гориво повеќето IC машини на бензин може да работат на природен гас или на плин. Течни или гасовити биогорива, како етанол и биодизел, може исто така да се користат. Зависно од видот на гориво, IC машините се опремени со систем за палење со искра или систем за палење со притисок во нивните цилиндри за започнување на согорувачкиот процес.

2.1.3. Стирлингови машини Стирлинговите машини се со затворен циклус клипни топлински машини каде работниот гас е постојано затворен во цилиндерот. Тој е во групата на надворешно согорувачки машини, иако топлината може да биде донесена и од не-согорувачки извори како сончева, геотермална, хемиска и нуклеарна енергија. Стирлинговите машини користат надворешен топлински извор и надворешен топлински одведувач, помеѓу кои има голема температурна разлика.

Сл. 2б. Циклуси кај Стирлинговата машина

Сл. 2а. Стирлингова машина

7

Стирлинговите машини содржат фиксна количина на воздух, водород или хелиум како работен флуид. При нормално работење, машината е комплетно запечатена и неможе да влезе или излезе гас од неа. Стирлинговата машина поминува низ четри главни процеси:

ладење компресија загревање експанзија

Притоа гасот се движи напред и назад помеѓу топлиот и ладниот изменувач. Топлиот топлински изменувач е во контакт со топлински извор како што се пламниците додека ладниот е во контакт со надворешен ладник како што се радиаторите. Промената во температурата на гасот предизвикува соодветна промена на притисокот, а движењето на клипот предизвикува гасот да биде наизменично проширен и збиен. Кога гасот ќе се загрее, тој се шири во запечатената комора и дејствува врз клипот со што создава механичка енергија. Кога гасот се лади неговиот притисок опаѓа и тогаш помалку работа треба да се изврши од клипот за да се збие на враќање. Оваа разлика во работата ја дава нето моќноста на излез. Стирлинговите машини се воглавно во три категории:

Алфа Стирлинг Бета Стирлинг Гама Стирлинг

Стирлинговите машини може да бидат посебно ефикасни и економични доколку произведуват електрична енергија од топлински извор и притоа топлинската загуба што ја имаат се користи за загревање на втор топлински извор.

Стирлинговите машини имаат неколку предности пред реципрочните машини. Тие може да постигнат висок коефициент на ефикасност од 80%. Спротивно на машините со внатрешно согорување, тие се многу по ефикасни енергетски, потивки и посигурни со помали барања за одржување. Но за иста моќност, Стирлинговите машини се поголеми и коштаат повеќе.

Се користат за примени како пумпање на вода, електично производство од голем број на енергетски извори како што се сончевата енергија и отпад. Овие енергетски извори не може да бидат користени од машините со внатрешно согорување.

2.1.4. МикротурбиниМикротурбините се генерирачки единици во дистрибутивните генерирачки системи и енергетски производители во СНР системите. Опсегот на моќности на микротурбините е од 25 до 300 kW. Техники за подобрување на микротурбините се применуваат како што е користење керамички материјали за топлите делови и користење технологии за намалување на NOx емисија. Микротурбинските единици ги има како еднооскини и со раздвоени оски. Еднооскините единици се високобрзински синхрони машини со компресор и турбина поставени на иста оска. Кај нив брзината се движи од 50 000 до 120 000 вртежи во минута. Оние со раздвоени оски користат

8

турбини со 3 000 вртежи во минута и конвенционален генератор поврзан преку менувач за умножуваше на брзината. На слика 3 се прикажани едооскина и микротурбина со раздвоени оски.

Сл.3а. Еднооскина микротурбина Сл.3б.Микротурбина со раздвоени оски

Микротурбините се долговечни и бараат мало одржување. Може да работат на речиси сите комерцијално достапни горива, како што е природен гас, пропан, дизел, керозин и биогас.

Микротурбините ги имаат следниве карактеристики:

Многу се помали во однос на другите дистрибуирани енергетски машини. Коефициент на претворување на гориво во електрицитет во опсег од 25 до 30%. Доколку

се користи и изгубената топлина, коефициентот на претворање на горивото во електрична и топлинска енергија изнесува 80%.

NOx емисија помала од 7 ppm колку што изнесува кај машините на природен гас. Работен век од 11 000 часа помеѓу рамонти односно 45 000 часа сервисен живот. Системските трошоци им се помали од 500 долари по kW. Може да работат на различни горива Нивото на шум и вибрации е намалено Има едоставна процедура за инсталирање

Повеќето микротурбини користат синхрон генератор со постојан магнет (PMSG) или асинхрон генератор за генерирање електрична енергија.

Главна предност на спојување на синхрониот генератор со микротурбините со раздвоени оски е отстранување на потребата за енергетски конвертор. Во овој случај генераторот е поврзан на турбината преку преносник (менувач) за генерирање 50/60 Hz електрична енергија. Така потребата за насочувачи и енергетска конвертирачка единица е целосно остранета. Дополнително, користењето високобрзински PMSG има недостатоци како термички стресови, демагнетизациони ефекти, центрифугални сили, загуби на роторот и висока цена.

9

Недостаток на спојување на индукциони (асинхрони) генератори иако тие се ефтини и робусни е што нивната брзина е поврзана со оптоварувањето и тие неможат да бидат поврзани на мрежа без користење скапи енергетски претворувачки системи. Користењето енергетски електронски интерфејс за енергетска конверзија внесува хармоници во системот што го намалува квалитетот на излезната моќност.

Овие хармоници се елиминираат ако се користи синхрон генератор со преносник. Сепак главен недостаток при користењето преносник е што тој троши дел од енергијата со што го намалува коефициентот на ефикасност на системот.

Главни делови на микротурбината и нејзините функции се следниве:

Турбина – Високобрзинска едно-оскина или со раздвоени-оски гасна турбина. Алтернатор – Во еднооскините единици, алтернаторот е дирекно споен на турбината.

Роторот е или двополен или четириполен со постојан магнет а статорот е со бакарни намотки. Во единиците со раздвоени оски, конвенционални индукциони машини или синхрони машини се монтираат на турбината преку преносник.

Енергетска електроника - Во еднооскините машини, високофреквентниот (1,5 kHz-4 kHz) АС напон се претвора во стандарден АС напон со помош на енергетски електронски интерфејс. Оваа кај системите со раздвоени оски не е потребно благодарение на преносникот.

Изменувачот ја користи отпадната топлина заради подобрување на енергетската ефикасност на микротурбината. Тој ја пренесува топлината од излезните гасови врз воздухот на влез во согорувачот. Оваа ја намалува потребата од гориво.

Управување и комуникација – Управувачките и комуникациски системи вклучуваат: цел управувачки турбински механизам, инверторски интерфејс, електроника за вклучување, инструменти и сигнално обработување, податочни сместувачи, диагностика и корисничко управувачка комуникација

2.1.5. Горивни ќелииГоривните ќелии ја претворуваат хемиската енергија на горивото дирекно во електрична енергија. Се состојат од две електроди (анода и катода) и електролит, оставени во матрица. Работењето е слично на онаа кај батериите со тоа што реагенсите и продуктите не се сместени, туку континуирано се внесуваат во ќелијата. При работењето се внесуваат одделно гориво богато со водород и оксидант обично воздух и се носат до електродите. Електрохемиска оксидација и редукција се случува на електродите при што се добива електрицитет. Пропратно се добива вода и топлина. На сликата е прикажана основната конструкција на горивните ќелии.

10

Сл.4. Горивна ќелија

Горивните ќелии имаат неколку предности во однос на конвенционалните генератори. Емитираат помалку СО2 и NОх по киловат поради повисоката ефективност и пониската

темература на оксидирање. Бидејќи немаат подвижни делови, многу се тивки и не бараат големо одржување, па

погодни се и за урбани средини. Ефикасноста им пораснува кога се делумно оптоварени Може да работат со најразлични горива како: природен гас, пропан, земјин гас, метан,

дизел, водород.Една ќелија дава напон помалку од 1V. Поради тоа, ќелиите се поставуваат една врз друга и се поврзуваат во серија.

Елелктричната ефикасност на горивните ќелии се движи помеѓу 36% и 60%, зависно од видот и системската конфигурација. Целокупната ефикасност може да биде и до 85%.

Според видот на електролитот и работната температура најпознати се следниве видови на горивни ќелии:

Горивна ќелија со протонско изменувачка мембрана (PEMFC) работи на 800 С Горивна ќелија со фосфорна киселина (PAFC) работи на 2000 С Горивна ќелија со стопен карбонат (MCFC) работи на 6500 С Цврста оксидирачка горивна ќелија (SOFC) работи на 10000 С

2.2. Ветерни енергетски системиВетерните енергетски системи ја претвораат кинетичката енергија на ветрот во електрична. Најважна компонента на системот е ветерната турбина. Турбината е споена со генератор преку

11

повеќебрзински преносник. Најчесто се користат индукциони генератори. Главни делови на ветерната турбина се: кула, ротор и куќиште (кабина). Во куќиштето се сместени преносниот механизам и генераторот. Роторот може да има две или повќе перки поставени на осовина. Кинетичката енергија на ветрот се пренесува преку перките на преносниот систем а оттаму на генераторот каде се претвора во електрична енергија.

Улогата на повеќебрзинскиот преносник е да ги трансформира малите брзини на вртење на ветерната турбина во повисоки брзини на вртење на генераторот. Надворешните напони и фреквенции се одржуват во определен опсег, користејќи мерење, управување и заштитни техники. Ветерните турбини може да имаат хоризонтални или вертикални оски. Почесто се користат турбини со хоризонтални оски.

Претворање на моќноста

Кинетичката енергија на воздух со маса m кој се движи со брзина v изнесува:

EK=12mv2 (J) (1)

Масата на воздухот кој се движи низ определена површина е пропорционална на густината на воздухот и волуменот кој го зафаќа. Волуменот го добиваме кога површината низ кој минува воздухот се помножи со изминатиот пат однодно производот од брзината и времето.Воздухот со специфична воздушна густина ρ која зависи од притисокот и влажност која за практична употреба може да земеме дека изнесува ρ≈1,2 kg/m3 струи во насока на оската на турбината, а А е кружната пребришана површина од роторот на хоризонтална ветерна турбина.

m=ρV=ρA s=ρA vtV- волуменs - изминатиот патA=π r2 (m2)-површинаv (m/s)-брзинаt -времеρ (kg/m3) -густинаr-радиус

(2)

Сл.5. Маса на воздух

Со заменување на равенката 2 во равенката 1 добиваме:

EK=12ρ v3 Аt (3)

Моќноста на ветрот се добива кога енергијата се подели со времето:

12

Pw=EKt

(J/s=W)

(4)

Односно:

Pw=12ρ v3 А (5)

Специфичната моќност на ветрот се добива кога моќноста ја поделиме со површината:

p=PwА

(W/m2) (6)

Односно

p=ρ2v3 (7)

Во случај на хомоген воздушен тек брзината на воздухот од v1 пред турбината (upstream), се намалува на v3 по турбината(downstream). Поедноставена теорија кажува дека во рамнина на

турбината воздухот се движи со брзина v2=v1+v32

Сл. 6. Брзина на ветрот пред и после турбината

Моќноста што ја извлекува роторот е разлика меѓу моќноста на ветрот пред и по роторот.

P=12tm(v¿¿12−v3

2)¿

(8)

13

Масата на проток на воздух низ перките m=ρА tv 2 = ρtАv1+v32

(9)

P=12ρАv1+v32

(v¿¿12−v32)¿ (10)

Извлекуваме v1 пред заграда:

P=12ρА v1

3 12

(1+ v3v1 ) [1−(v3v1

)2] (11)

Земаме дека:

cp= 12 (1+ v3v1 )[1−(

v3v1

)2] (12)

Добиваме:

P=12ρА v1

3 cp (13)

Од каде јасно се гледа дека cp е коефициент кој ни покажува колкав дел од влезната моќност е извлечен со ветерната турбина и се нарекува коефициент на моќност или ефикасност на

роторот и тој зависи од односот v3v1

.

14

Сл. 7 Ефикасност на роторот во однос на v3v1

Оваа функција има само еден максимум, па со решавање на равенката Бец добил дека тој

максимум е при однос на брзини v3v1

=13

односно коефициентот на моќност изнесува cp = 0, 59.

Значи теоретски максималната механичка моќност што ветерната турбина може да ја извлече изнесува:

P=12ρА v1

3 .0,59

(14)

Во реалноста cp се движи од 0,4 до 0,5 поради загуби(загуби на профилот, загуби во врвовите и загубите при слаба ротација). За да ја пресметаме механичката моќност треба да ги земеме во предвид и загубите во преносот, лагерите и мултипликаторот.

Често cp се изразува преку односот врв-брзина λ(ТSR) кој преставува однос на линеарната брзина на врвовите од перкитеu и брзината на ветерот v . .

λ=uv1

=ωrv1

=

D2∗ω

v1

(15)

D- надворешен дијаметар на перките𝜔- аголна брзина на роторотn- (r/min) број на вртежи во минута

𝜔 =2πn/60 (rad/s)(16)Сл. 8. Брзина на ветер и аголна брзина

Во механички систем моќноста е производ од вртливиот момент Т и аголната брина:P=T𝜔 (17)

Коефициентот на вртливиот момент може да се пресмета од коефициентот на моќност

cT(λ)= cP(λ)/λ односно CPCT

=λ (18)

Од равенката (17)

Т¿cТD2ρ2Av1

2(19)

15

Вртливиот момент(напрегањето) е пропорционален со квадратот од брзината на ветрот, а моќноста со третиот степен од брзината на ветрот.

Управување и ограничување на моќноста

(Механизам за закосување pitching)

Силите моќноста и целокупните перформанси на ветерната турбина завсиат од конструкцијата и ориентацијата на перките. Еден важен параметар на перката е агололот на закосување (pitch angle), кој е агол меѓу главната линија на перката и рамнината на ротација.

Сл.9. Дефиниција за агол на закосување (pitch) и агол на напад Главната линија е права линија која ги поврзува водечкиот раб и работ на опашката од перката. Рамнина на ротација е рамнината во која перките лежат кога се вртат. Врвовите од перктите опишуваат круг кој лежи во таа рамнина. Аголот на закосување е статичен агол зависен единствено од насоката на перката.Аголот на напад е агол меѓу главната линија на перката и линијата на релативниот ветер односно ефективната насока на текот на ветерот. Линеарната брзината на перката на растојание r од оската е: vm=r ωm. Значи на различни растојанија е различна. Подигачката сила и влечната (која е штетна и се јавува во насока на оската), имаат оптимална вредност само за еден агол на напад, па за подобра ефикасност перките треба да бидат засукани. Повеќето денешни перки се засукани но поради факторот цена има и незасукани.Кога перката е засукана, аголот на закосување ќе се менува од оската кон врвот на перката. Во тој случај аголот мерен на ¾ од растојанито од оската се зема како референтен.Менувањето на аголот на перките е средство за управуање на моментот на роторот и моќност што се добива од ветерната централа, и во исто време обезбедува ограничување на моќноста и брзината при големи брзини на ветрот. Обично закосувачкиот механизам е придвижуван од хидрауличен или електричен погон. Во сите поголеми системи контролата се обезбедува со системот за закосување на перките.Во роторите опремени со механизам за закосување аголот на перките се мести според определен излез.

16

Закосувањето се користи и за ограничување на моќноста кога однсот врв-брзина надмине некоја претходно определена вредност со завртување на перките надвор од ветрот. Со зголемен агол на наклон коефициентите на максималната моќност и момент се намалуваат, а максимумот се поместува кон пониски вредности на λ. Коефициентот на момент покажува зголемена вредност при вклучување. Коефициентот на влечење (кој е пропорционален на силите кои дејствуваат во правец на оската од турбината) значително се намалува. Принципиелните криви се дадени на сликата

Сл.10. Зависност на коефициентите на моќност, вртлив момент и влечење од односот врв-брзина λ

Механизам за забавување (stall)

Поради безбедност и избегнување преоптоварување, потребно е ограничување на моќноста кога брзината надмине определена однапред дадена вредност. Оваа може да се постигне на различни начини. Наједноставно е да се заврти роторот надвор од правецот на ветрот. За ротори без механизам за наклонување на роторот може да се користи механизам за забавување, каде благодарение на преминувањето од ламинарен кон турболентен тек на воздухот се предизвикува ефект на кочење. Сликата го илустрира овој ефект.

Сл.11. Премин од ламинарен во турбулентен тек на воздухот

17

Една варијанта на методот на забавување е т.н. активно забавување каде перките се завртуваат во насока на ветрот кога претходно дадена брзина се постигнува. Додека методот забавување за запирање на протокот на воздухот користи неподвижна позиција на перката, при активно забавување перката се поставува во најпогодната позиција; можно е менување на аголот на перките како би се намалила активната површина на роторот. Во закосување (pitch) евентуално би можело да се користат промени на аглите како би се намалила активната површина на роторот без притоа да се врши кочење

Сл.12. Илустрација на ефектите на забавување, активно забавување закосување

Поделба на системите со ветерни турбини

Зависно од начинот на управување системите со ветерни турбини се поделени на: ветерни турбини со константна брзина и ветерни турбини со променлива брзина.

Системи на ветерни турбини со константна брзина

Овие турбини работат со речиси константна брзина претходно определена при изработката на генераторот и преносникот. Управувањето за максимизирање на енергетската добивка е со контрола на вртливиот момент на роторот (напрегање) или со управување на излезната моќност со контрола на аголот на закосување (pitch) при високи брзини на ветрот. Според стратегијата на управување ветерните турбини со константна брзина ги делиме на:

Регулирање со забавување (stall) Регулирање со закосување (pitch)

18

Турбините со константна брзина со регулирање со забавување немаат можност за контролирање на влезот. Овде перките се направени со фиксно закосување да работат близу оптималното ТSR за дадена брзина на ветер. Кога брзината на ветрот ќе се зголеми, аголот на напад исто ќе се зголеми. Како последица перките влегуваат во регионот на забавување, а ефикасноста на роторот се намалува. Предноста на регулирањето со забавување е неговата едноставност. Негативноста е што ефикасноста е намалена за сите брзини на ветрот освен за оптималната.Турбините со константна брзина кои се регулираат со закосување обично користат регулација со закосување при вклучувањето. По вклучувањето моќноста може да се контролира единствено над определена брзина на турбината.

Предности на системите со ветерни турбини кои работат со постојана брзина се следниве: Имаат едноставна, робусна конструкција и се електрично ефективни. Тие се сигурни бидејќи имаат малку делови. Не генерираат хармоници бидејќи нема фреквентна конверзија. Инвестицијата во нив е помала во однос на оние со променлива брзина.

Сепак нивна негативност, споредено со турбините со променливи брзини се: Аеродинамички се помалку ефикасни. Подложни се на механички стресови и се побучни.

Системи на ветерни турбини со променлива брзина

Овие системи имаат два начини на управување на работата на турбината: со менување на брзината и менување на закосувањето на перките. Управуачките стратегии кои обично се применуваат се

Оптимизација на моќноста Ограничување на моќноста

Оптимизација на моќноста се применува кога ветрот е под определена вредност. Со тоа се оптимизира добивањето на енергија со одржување константна брзина наместо оптимална брзина. Ако ветрот ја надмине номиналната брзина генераторот може да биде преоптоварен и за избегнување на оваа се користи управување на врливиот момент (напрегањето), односно се менува насочувањето на перките за намалување на аеродинамичкиот ефект. Оваа ја намалува излезната моќност.

Типичен пример на регулатор на систем со ветерна турбина со променлива брзина е даден на сликата:

19

Сл.13. Регулатор на систем со ветерна турбина

Предности на системите со ветерни турбини, кои се со променлива брзина се следниве: Тие се со поголем капацитет на добивање енергија и се со помал механички стрес. Аеродинамички се поефикасни и имаат низок преоден коефициент на вртлив момент. Немаат систeм за механичко придушување на осцилаациите бидејќи електричниот систем

може ефективно да го обезбеди тоа Немаат синхронизациони проблеми или напонски пореметувања поради електричното

управуање

Нивни недостатоци во однос на турбините со константна брзина се: Помала електрична ефикасност. Поскапи се и посложени.

Споредбено на следната слика се дадени кривите на моќност за систем управуван со закосување и систем управуван со забавување.

20

Сл.14. Крива на моќност кај систем управуван со закосување и систем управуван со забавување

21

2.3. (Соларнифотоволтаични системи PV)Соларните PV системи ја користат сончевата енергија за дирекно добивање напон односно електична енергија. Главни предности им се:

Изворот на енергија е неисцрпен Влијанието врз околината е минимално Достапност на енергијата на било кое место Долговечност на системот Бешумна работа

Поради овие предности тие се субвенционирани од многу влади. Се поголемото подобрување на инверторската технологија овозможува користење на фотоволтаичните ќелии како DER за локално производство на енергија на дистрибуционо напонско ниво. Сепак нивните инсталациони трошоци се големи а енергетската ефикасност е сеуште мала. Се покажува дека малите PV инсталации се поисплатливи од големите заради дирекното снабдување на корисниците на ниско напонско ниво. Затоа потенцијано тие може да дадат голем придонес во микромрежите.

Фотоволтаичните ќелии ја користат и дирекната и дифузната компонента од сончевото зрачење. Во суштина тие преставуваат pn спој односно фотодиода. Фотоните кои носат енергија зависно од нивната фреквенција E=hf во бариерата од pn спојот ја предаваат својата енергија на електроните од атомите на полупроводникот при што се создава парови на шуплини и електрони. Внатрешното електрично поле ги насочува електроните кон n страната, а шуплините кон p страната. Така се добива напон на краевите од pn спојот, доколку се вклучи и потрошувач ќе потече електрична струја. Струјата е дирекно пропорционална со површината на фотоволтаичната ќелија, а зависи и од температурата и упадното зрачење. Бидејќи една ќелија дава мал напон тие се поврзуваат сериски за добивање поголем напон, а паралелно за зголемување на струјата.

Моќноста што ја даваат е производ од струјата и напонот, па потребно е оптимално оптоварување на ќелиите како би се постигнала максимална моќност. Постојат електронски системи кои ја вршат оваа задача.

Следачи на врвна моќност

Фотоволтаичните ќелии имаат една работна точка каде вредностите на струја и напон на ќелијата дава максимална моќност на излез. Ќелиите имаат експоненцијална зависност меѓу напонот и струјата, па одовде постои само една оптимална работна точка. Оваа точка се менува зависно од зрачењето и температурата. Следачите на точката на максимална моќност (MPPT-maximum power point tracker) користат некој вид на управувачко коло или логика за да ја бараат таа точка и така да му овозможат на претворувачкото коло да извлече максимална моќност од ќелијата. Всушност следачите го оптимизираат напонот за да ја максимизираат струјата. Типично напонот на PV системот се менува автоматски. Едноставните следачи може да имаат фиксни од операторот одбрани точки.

22

Всушност следачот е високо-ефективен DC-DC претворувач кој функционира како оптимално електрично оптоварување на соларниот панел и ја претвора електричната енергијата со напон кој е поодговарачки на системот кој треба да ја користи енергијата.Следачот на врвна моќност може да се порача посебно како самостоен уред или како вграден во полнач на батерии или во инверторот.

Видови на фотоволтаични технологии

Денеска има многу видови на PV технологии од кои ќе разгледаме некои: Монокристални силициумски ќелии. Овие ќелии се направени од чист монокристален

силициум. Во нив силициумот има една континуирана кристална структура која речиси да нема дефекти и нечистотии. Главна предност им е високата ефективност, која обично се движи околу 15%. Недостаток на овој вид ќелии е сложениот процес на производство кој бара производство на монокристален силициум, кој резултира во нешто поголема цена од оние со друга технологија.

Поликристални силициумски ќелии. Поликристалните ќелии се произведуваат користејќи голем број зрнца (гранули) од монокристален силициум. Во процесот на производството стопениот поликристален силициум се обликува во инготи, кои последователно се сечат во тенки листови и се составуваат во комплетна ќелија. Поради поевтиниот процес на производство тие се поевтини, но коефициентот на ефикасност е помал околу 12%.

Аморфен силициум. Овие ќелии се разликуваат од претходните по тоа што наместо кристална структура, аморфните силициумски ќелии се составени од силициумски атоми во тенок хомоген слој. Додатно аморфниот силициум абсорбира светлина поефективно од кристалниот, што доведува до потенки ќелии, уште познати и како ќелии со тенок филм. Најголема нивна предност е што аморфниот силициум може да се нанесува на широк опсег од основи (субстрати), цврсти и флексибилни. Нивен недостаток е малиот коефициент на ефикасност од околу 6%.

Термоволтаици. Овие ќелии наместо сончева светлина, користат инфрацрвен дел од зрачењето, односно термичката радијација. Користат отпад како енергетски извор.Претворањето е на исти начин како и претходно единствено што се разликуваат температурите на зрачење. Овде наместо радијацијата да пристига од Сонцето кое се наоѓа на 6000К тие примаат зрачење од извори кои имаат температура од 1300 до 1800К и се на блиско растојание и се во тесен фреквентен опсег.

Хибридни. Хибридни решенија како аморфен силициум и кристален силициум денеска стануваат популарни поради нивните извонредни перформанси и едноставниот нискотемпературен процес на производство.

Додатно на горенаведените видови, бројни други ветувачки материјали, како кадмиум телурид CdTe и бакар индиум диселенид CuInSe2 се користат денес за PV ќелии. Главен тренд денес е користењето на полимери и органски соларни ќелии. Привлечноста на овие технологии е што тие потенцијално нудат брзо производство по ниски цени во споредба со кристалните силициуски

23

технологии, иако сеуште тие имаат низок коефициент на ефикасност (4%) и страдаат од нестабилност односно брзо се распаѓаат.

Друг вид уреди во процес на испитување се нано-PV, кои се сметаат за трета генерација на фотоќелии. Наместо проводни материјали и стаклена основа, нано технологиите се базираат на покривање или мешање на „печатливи“ и флексибилни полимерни основи, со електрично проводни наноматеријали. Овој вид на фотоволтаици се очекува да биде комерцијално достапен во следните неколку години, и значително ќе ги намали високите цени на PV ќелиите.

Инвертери

Инвертерот се користи за претворување на еднонасочната струја во наизменична. Излезот може да биде монофазен или трифазен. Инвертерети се рангирани според вкупната моќност која се движи од неколку стотина вати до мегавати.

Инвертерите се карактеризираат со коефициент на полезно дејство ηinv . Покрај менувањето на DC во AC, главна функција на инвертерите е да го одржуваат наизменичниот напон константен, и да ја претворат влезната моќност во излезна со најголем можен коефициент на ефикасност.

2.4. Мали хидроелектричницентралиМалите хидроцентрали се користат за производство на електрична енергија во микромрежите. Производството зависи од местоположбата односно површината и просечните годишни врнежи. Со оглед на тоа дека количините на врнежи се променливи па и производството ќе биде многу променливо. Оваа е посебно точно за централите кои немаат акомулации за вода, и таму каде што нема вегетација да ја задржува водата. Поради промената во производството ќе се добие и мал фактор на капацитет. Факторот на капацитет е дефиниран како однос меѓу достапната годишна енергија и номиналното годишен капацитет. Моќноста на излез од хидро-турбината изнесува

P=QHɳρg (20)

КадеP- Излезна моќност (W)Q- Проток (m3/s)H- Ефективна висина (m)ɳ- Вкупна ефективностρ- Водена густина (1000 kg/m3)g- Земјино забрзување (9,81m/s2)

Равенката покажува дека излезната моќност е пропорционална со висината и протокот. Водата се носи до турбината преку цевки кои се соодветно димензионирани. Зависно од висината и протокот се користат различни турбини кои се поделени во две групи. Реактивни турбини кои

24

работат со ниски падови (Францисова, Капланова) и Импулсни турбини кои работат со високи падови (Пелтон, Турго). Реактивните турбини ја извлекуваат енергијата на водата од падот на притисокот додека импулсните турбини ја извлекуваат енергијата од кинетичката енергија . Кај малите хидроцентрали може да користиме и синхрони и индукциони генератори со соодветен однос на умножување. При производството треба да се преземат соодветни мерки за заштита од преголеми брзини при ненадејно губење на оптоварувањето.

25

3. Дистрибуирано производство на енергијаНамалувањето на класичните енергетски извори на фосилно гориво и зголемувањето на загадувањето од нивното користење ја зголемува потребата од производство на електрична енергија локално од неконвенционални обновливи извори на енергија. Производството на оваа енергија на напонско ниво на потрошувачите се нарекува дистрибутивно производство (DG-distributed generation) . Обновливите извори на енергија кои се користат притоа се: природен гас, биогас, ветерна енергија, соларни фотоволтажни ќелии, горивни ќелии, комбинирани топлински и енергетски системи, микротурбини, Стирлингови машини. Овие извори на енергија се наречени дистрибуирани енергетски ресурси (DER-distributed energy resources). Изразот дистрибуирани се користи заради правење разлика од конвенционалните централизирани системи односно од конвенционалното производство. Кога во конвенционална мрежа ќе интегрираме дистрибуирано производство ќе добиеме т.н. активна дистрибутивна мрежа.

Прифатено е дека дистрибуираното производство : Не е централно планирано од централниот енергетски систем Моќноста му е помала од 50 MW Обично е поврзано со дистрибутивниот систем на напонско ниво од 230/415V па до 145kV

3.1. Интегрирањена дистрибуирани производителиИако конвенционалниот енергетски систем е незаменлив сепак за нагол развој на дистрибуираното производство допринесува и следново:

Поради порастот на енергетската потрошувачка се повеќе се намалуваат фосилните резерви.

Потребата од намалување на загадувањето на околината како би се намалиле ефектите на стаклена градина

Близината на дистрибуираното производство до потрошувачот овозможува користење на отпадна топлина од индустриски и други примени што дава економска оправданост за употреба на комбинирани системи за топлинска и електрична енергија (CHP-combined heat and power).

Има можност за употреба на модуларни единици со помал капацитет според потрошувачката, со што се намалуваат загубите во пренсот. Енергијата се добива при ниски напони па можно е поврзување на DER посебно на корисничката дистрибутива мрежа или поврзување на повеќе дистрибутивни производители во микромрежи. Микромрежите потоа пак може да се поврзат на корисничката мрежа.

Самостојното и мрежното производство на дистрибуираните производители допринесува за зголемување на вкупното производството на енергија.

26

3.2. Активни дистрибутивнимрежиЕлектичните мрежи кои досега беа стабилини пасивни дистрибутивни мрежи со еднонасочен транспорт на електрична енергија од мрежата кон потрошувачот, ќе треба да се трансформираат во активни дистрибутивни мрежи со двонасочен транспорт на енергија. Активните дистрибутивни мрежи мора да вградат флексибилно и интелегентно управување со дистрибуираниот интелегентен систем. Исто така треба да вградат нови технологии кои ќе водат до развивање на т.н. интелегентни-мрежи или микро-мрежи.

Употребата на методот на активно мрежно управување овозможува подршка на поголем број дистрибуирани производители во однос на мрежите без активно управување.

За примена на активни дистрибутивни мрежи во флексибилна и интелегентна работа и управување потребни се додатни испитувања. Централна точка на испитувањата би биле во следниве области:

широка област на активно управување прилагодлива заштита и управување мрежно управувачки уреди симулации на мрежа во реално време напредни сензори и мерења распространета дистрибуирана комуникација нов дизајн на преносни и дистрибутивни системи

27

4. Микромрежи

Концепт на микромрежиМикромрежите се мали, нисконапонски комбинирано топлинско-енергетски напојувачки мрежи, изработени за напојување на електрични и топлински потрошувачи за мали заедници. Микромрежите во суштина се активни дистрибутивни мрежи бидејќи тие се збир на дистибутивни производствени системи и различни потрошувачи на дистрибутивно напонско ниво. Генераторите или микроизворите кои се користат во микромрежите обично се обновливи/не-конвенционални дистрибутивни енергетски ресурси интегрирани заедно да произведат енергија при дистрибутивно ниво.

Од функционален аспект, микроизворите мора да бидат опремени со енергетски електронски интерфејс (power electronic interfaces PEI) и управување за да ја обезбедат бараната флексибилност како би обезбедиле работење како поединечен агрегатски систем и да обезбедат определен квалитет на енергијата и енергетски излез. Оваа управувачка флексибилност ќе овозможи микромрежите да се престават пред главниот кориснички енергетски систем како единствено контолирачка единица која ги обезбедува локалните енергетски потреби за доверливост и сигурност.

Клучните разлики меѓу микромрежа и конвенционална енергетска постројка се следниве: микроизворите се со многу помал капацитет енергијата се добива на дистрибуитивно ниво и може дирекно да се внесе во корисничка

дистрибутивна мрежа микроизворите се инсталираат блиску до корисникот со што се намалуваат линиските

загуби

Техничките карактеристики на микромрежите ги прават погодни за напојување на оддалечени области на земјата каде приклучување на националниот мрежен систем е тешко изводлив.

Од аспект на мрежа, главна предност на микромрежата е што таа се третира како управлив потрошувач во енергетскиот систем. Тоа подразбира нејзино лесно управување усогласено со мрежните правила без попречување на доверливоста и сигурноста на енергетската мрежа.

Од аспект на корисник микромрежите се корисни за локално исполнување на потребите за електрична и топлинска енергија. Тие може да даваат непрекината моќност, да ја подобрат локалната доверливост, да ги намалат загубите во водовите и вршат подршка на локалниот напон.

Од аспект на околината, микромрежите го намалуваат загадувањето и глобалното затоплување преку користење на ниско-јаглеродна технологија.

Меѓутоа, за постигнување стабилна и сигурна работа, бројни технички, регулаторни и економски прашања мора да се разрешат пред микромрежите да станат вообичаени. Некои проблеми кои

28

бараат внимание се: климатска зависност на производството од дистрибуирани енергетски ресурси нискоенергетски горива недостаток на стандарди и регулативи за работа на микромрежите во усогласеност со

енергетската мрежа.

Типична микромрежна конфигурацијаЕдна типична микромрежна конфигурација е прикажана на сликата. Се состои од електрични и топлински потрошувачи и микроизвори поврзани преку никонапонска дистрибутивна мрежа. Потрошувачите посебно топлинските и електричните се сместени блиску за да се намалат загубите при преносот. Микроизворите имаат карактеристика да работат штом ги вклучиме. Опремени се со електронски интерфејс заради обезбедување управување, мерење и заштита и за време на самостојното и за време на мрежното работење. Овие карактеристики помагаат за премин од еден облик на работа во друг.

Сл. 15. Типична микромрежна конфигурација

СС-Централен контролерМС-Контролер на микроизворотСВ-прекинувачи

ЅСВ- секционен прекинувачСНР- комбиниранa топлинска и електрична енергија

29

Преставената микромрежа е составена од три вода А, В и С кои ги снабдуваат електричните и топлински потрошувачи. Таа исто така има два СНР и не-СНР микроизвори и уреди за сместување. Микроизворите и сместувачките уреди се поврзани на водовите А и С преку микроизворни контролери МС. Некои од потрошувачите на А и С се приоритетни потрошувачи односно бараат непрекитнато напојување со моќност, додека другите се неприоритетни. Водот В содржи само неприоритетни електрични потошувачи.

Микромрежата е споена со главната среднонапонска корисничка мрежа преку прекинувач СВ4. Овој прекинувач ја прекинува целата микромрежа од главната мрежа. Водовите А, В и С може да бидат поврзувани и прекинувани преку СВ1, СВ2 и СВ3 соодветно. Микроизворите на водот А и С се поставени сосема настрана од магистралата на микромрежата заради намалување на линиските загуби, добар напонски профил и оптимално користење на отпадната топлина. Иако управуањето на текот на енергијата и напонскиот профил вдолж водовите е сложен, кога повеќе микроизвори се поврзат на ист вод а не на заедничка генераторска магистрала, оваа конфигурација мора да обезбеди вклучување во работа на микроизворите веднаш при нивното поврзување.

Микромрежите работат во два мода: поврзани на мрежа самостојно.

Кога се поврзани на мрежа, микромрежите остануваат поврзани со главната мрежа или целосно или делумно, и изнесуват и внесуваат енергија од или кон главната мрежа. Во случај на било каков вознемирување во главната мрежа, микромрежата се префрла во самостојна работа продолжувајќи да ги напојува приоритетните потрошувачи. Оваа може да се постигне или со прекинување на целата микромрежа со прекинувачот СВ4 или со прекинување на водовите А, В и С преку отварање на СВ1 и СВ3. Во првиот случај микромрежата ќе работи како засебен систем со сите микроизвори напојувајќи ги сите потрошувачи во водовите А, В и С, додека во вториот случај А и С ќе ги напојуваат само приоритетните потрошувачи додека водот В ќе биде оставен да помине преку вознемирувањето на мрежата.

Работењето и управувањето на микромрежата во различни модови е контролирана и координирана преку локални микроконтролери и централен контролер чии што функции се дадени во продолжеток.

Микроизворен контролер (МС)

Главна функција на контролерот на микроизворите е да го управува независно текот на енергијата и напонскиот профил на потрошувачот на микроизворот при секакви влијанија. Односно без каква и да е комуникација со централниот контролер. Контролерот на микроизворот управува со оптоварувањата и ги контролира уредите за складирање со што се постигнува поголема економичност. Тој мора да обезбеди да секој микроизвор нагло го зголеми производството во самостоен режим како би ги задоволиле потрошувачите и да се врати

30

автоматски во мрежен режим со помош на централниот контролер. Најзначаен аспект на микроконтролерот е неговиот брз одговор на локално набљудуваните напони и струи независно од соседните микроконтролери. Овие управувачки карактеристики овозможуваат микроизворите да дејствуваат како уреди спремни да работат штом бидат поврзани (plug and play) и да овозможуваат додавање нови микроизвори во било која точка од микромрежата без да се влијае на управувањето и заштитата на постоечките единици. Две други клучни црти се: микроконтролерот нема да биде во интеракција со друг микроконтролер во мрежата и ќе ги отфрли директивите од централниот контролер кои може да изгледаат опасни за неговиот микроизвор.

Централен контролер (СС)

Централниот контролер го врши целосното управуање и заштитата на микромрежата преку микроконтролерите. Негови цели се:

одржување определен напон и фреквенција на потрошувачите преку напонска и енергетско-фреквентна (P-f) контрола

осигурување енергетска оптимизација за микромрежата. определува заштита, координација, испорака на енергија и напонско поставување на

работните точки за сите микроконтролериЦентралниот контролер е направен да работи автоматски со можност за рачна интервенција кога е неопходно.Два главни функционални модули на централниот контролер се: Енергетско управувачкиот модул (ЕММ) и Модул за заштита и координација (РСМ).

Енергетско управувачки модул (ЕММ)Овој модул обезбедува работна точка за активна и реактивна моќност на излез, напон и фреквенција за секој микроконтролер. Оваа функција се координира преку комуникација и техника на вештачка интелегенција. Вредностите на работните точки се определени според работните потреби на микромрежите. ЕММ мора да види дека:а) Микроизворите ги снабдуваат потрошувачите со топлинска и електрична енергија задоволителноб) Микромрежите работат задоволително според претходен договор со главната мрежав) Микромрежите го задоволувата задолжителните обврски за минимални системски загуби и минимални емисија на СО2 и други гасови и честички.г) Микромрежите работат со нивна најголема можна ефикасност

Модул за заштита и координација (РСМ)РСМ одговара на грешките на микромрежата и главната мрежа како и при губење на мрежата, така да обезбеди правилна заштита и координација на микромрежата. Исто се прилагодува на промените на струјното ниво за време на префрлањето од мрежен на самостоен мод на работа. За постигнување на оваа, постои правилна комуникација помеѓу РСМ, микроизворните микроконтролери и погорните главни мрежни контролери. При

31

грешка во главната мрежа РСМ ја ослободува микромрежата да работи во самостоен мод. При некои незначителни грешки, РСМ дозволува микромрежата да остане во мрежен мод. Ако настане грешка во дел од микромрежата на пример во водот А или С се елиминира најмалата можна зона на водот како би се обезбедило напојување на здравиот дел од водот. Под-фреквентни и под-напонска заштитни шеми со магистрална напонска подршка се користат за заштитување на осетливи потрошувачи. РСМ исто помага за повторна синхронизација на микромрежата на главната мрежа.

Функциите на централниот контролер во мрежен мод се следниве: Набљудувачка системска диагностика преку собирање информации од микроизворите и

потрошувачите. Вршење проценка на состојбата и утврдување безбедносна отценка, генерирање

економичен распоред и активно и реактивно енергетско управување на микроизворите и барање странични управувачки функции со користење собрани информации.

Обезбедување синхронизирачки операции со главната мрежа обезбедувајќи енергетски измени при претходно договорени точки.

Функциите на централниот контролер во самостоен мод се следниве: Определување активна и реактивна енергетска контрола на микроизворите за добивање

стабилен напон и фреквенција. Примена на стратегии за прекин на потрошувачи користејќи управување според барања со

подршка од складирачки уреди за одржување енергетски баланс и магистрален напон. Побудување локален старт заради обезбедување подобрена сигурност и континуираност

на услугите. Префрлање на микромрежата во мрежен мод по воспоставувањето на мрежното

напојување без да се наруши стабилноста на било која од мрежите.

4.1. Меѓусебно поврзувањенамикромрежиБидејќи микромрежите се изработени да создаваат енергија на дистрибуционо напонско ниво заедно со користење на топлина добиена од загуби при индустриски процеси, тие имаат ограничени енеретски можности. Обично се ограничени до 10MVA како што се и IEEE препораките. Одовде можно е поврзување на повеќе микромрежни единици како би се задоволиле поголеми енергетски барања. За меѓусебно поврзување на повеќе микромрежни единици потребно е секој СС да ја врши контролата во блиска соработка со соседните СС-и. Така меѓусебно поврзаните микромрежи ќе постигнат поголема стабилност и управливост со дистрибуираните управувачки структури.

Динамички поврзувања на микромрежа со главна мрежа

Ако капацитетот на микромрежата е доволно мал, стабилноста на главната мрежа не се нарушува кога микромрежата ќе биде поврзана на мрежата. Но доколку бројот и капацитетот на микромрежите се зголеми, за задржување на стабилноста ќе биде потребно динамичко меѓуповрзување на микромрежата и мрежата. Микромрежите е потребно да бидат изработени

32

така да нивното димамичко влијание врз главната мрежа е такво да, вкупната стабилност и сигурност на целиот систем се подобри.

4.2. Одржување на системските параметри кај системи со микромрежии активни дистрибуционимрежи

Микромрежите имаат потреба од управување во широки рамки за осигурување системска сигурност, оптимално работење, намалување на емисијата и лесно префрлање од еден работен облик во друг без нарушување на системски ограничувања и управувачки барања. Управувањето се врши преку централен контролер (СС) и микроизворни контролери (МС) поврзани на микроизворите и сместувачките единици.Микроконтролерот се грижи за локалните управуачки функции на микроизворот. Централниот контолер го врши вкупното управуање на работата на микромрежата и врши заштита преку микроконтролерите. Негова главана улога е одржување квалитет на енергијата и сигурност преку управување на моќност-фреквенција, напонско управуање и заштитна координација. Тој определува распоред на микроизворите заради економично генерирање, и помага за определување внесување енергија од главната мрежа при заеднички договорни точки. Значи СС освен координирање на заштитата, определува енергетско испраќање и напонско поставуање на работните точки на сите микроконтролери заради задоволување на потребите на сите корисници. Така СС осигурува енергетска оптимизација на микромрежата и ја одржува фреквенцијата и напонскиот профил на електричните потрошувачи. Управуањето е автоматско со можност за рачни интервенции кога е потребно. Постојаното управуање го врши перку енергетскиот управуачки модул (ЕММ) и заштитувачко координативниот модул (РСМ). Потребите од мрежно управување на микромрежата се извршува воглавно со ЕММ кој е подржуван од РСМ и микроконтролерите. ЕММ врши управување на генерирањето на микроизворот, управување на процеси во домаќинствата(вентилација, климатизација), загревање на вода, сместување на енергија, обезбедување квалитет на енергијата и давање локални помошни услуги.

Управуање на генерирање од микроресурсиМикроресурсите користат различни горива кои се ниско јагленородни и ефтини но тие бараат генерирање при максимален капацитет кога горивото е достапно. Затоа определувањето кога ќе работат и со кој капацитет е доста сложено и бара да се влијае и врз електричните и врз топлинските потрошувачи. Важно е да се постигне производство со максимална енергетска заштеда.При управуањето на СРН микроресурсите мора да се даде приоритет или на греењето или на производството на електрична енергија затоа што е можно и двете барања да не може да се задоволат цело време. Притоа мора да се имат предвид и барањата на пазарот односно остварувањето на економски придобивки.

33

Управуање домашни процеси

Системите за управување со домашни процеси го набљудуваат и управуваат греењето и ладењето на зградите. Овие системи може да ги снабдуваме од СНР микроизвори или од микромрежа. Микроизворите треба да извршат оптимизација на нивното генерирање односно да ја определат работната точка имајќи во предвид поголем број на променливи како што се моментната цена на горивото и временските прилики. На пример загревањето на бојлерите треба да биде кога цената на електричната енергија е најскапа. Така ЕММ треа да ги собираат тековните податоци и од пазарите на електрична енергија и од пазарите на гориво како и податоци за временска прогноза како би направиле работен распоред заради постигање оптимизирање на процесите и системска сигурност. Затоа ЕММ треба да го следат тековниот системски статус како би испраќале правилни управувачки сигнали на опремата.

Енергетско сместување

За обезбедување непрекинато снабдување на приоритетните потрошвачи, ЕММ мора да ја контролира работата на енергетските сместувачки уреди како батерии, вртливи тркала или кондензаторски батерии. Правилното работење и управуање на овие смстувачки уреди ќе придонесе микромрежата да може да се справи со непредвидливи промени, исклучувања или напонски премини, стартувања на мотори и други краткотрајни појави.Бидејќи сместувачките уреди треба да одговорат нагло, тие треба да имаат сопствени локални контролери наместо да зависат од ЕММ командите. Некои од сместувачките уреди како кондензаторските батерии може да одговорат со голема енергетска густина веднаш но нивното траење е краткотрајно за разлика од вртливите тркала кои немаат голема енергетска густина но може да даваат енергија подолго. Затоа е потребно комбинирање на сместувачките уреди.

Регулирање и поместување на оптоварувањето

Ако повеќе домашни оптоварувања се приклучат во исто време, ќе се појават врвови во профилот на оптоварувањата на микромрежата. Врвовите ќе се намалат ако се комбинираат потрошувачи кои имаат врвови во различно време. За израмнување може да се користат и сместувачки уреди.Една од важните функции на ЕММ ќе биде пеглање на профилот на електрично оптоварување со правилно распоредување на оптоварувањата, вклучителни и полнење на енергетските сместувачки уреди.

Помошни услуги

Микромрежите може да се однесуват како управувано оптоварување односно да праќаат енергија кон мрежата кога има голема побарувачка односно кога цената е висока и да прима кога барањата спрема мрежата се намалени. Значењето на микромрежите е што може да помогнат на мрежата за подобрување на квалитетот на енергијата, посебно при системските стресови.

34

Микроизворен контролер (МС)Микроизворите и сместувачките уреди во микромрежите се опремени со микроконтролери (МС) кои извршуваат операции за задоволување на барањата на корисниците и мрежата. Микроконтролерите може да работат самостојно или со интервенција на СС. Функционирањето на микроконтролерите зависи во многу од енергетски електронски меѓууреди кои ги поседуваат микроизворите и сместувачките уреди. Микроконтролерите обезбедуваат да:

Може да се додаде нов микроизвор во системот без промени во постоечката микромрежа Микромрежите да се поврзуваат или исклучуваат од мрежата лесно и нагло. Активната и реактивната моќност да може да се управува независно. Напонските изобличувања и системските неурамнотежености да може да се поправат. Справување со грешките без загуба во стабилноста. Микромрежите да ги исполнат барањата од страна на мрежата за динамично

оптоварување.

Клучни карактеристики на микроконтролерот се: Нема можност за интеракција меѓу микроизворите без интервенција од СС. Оваа

овозможува секој МС да одговои ефектно на системските промени без да бара податоци од други МС –и или податочни извои.

Иако МС е направен да комуницира со СС и работи според неговите директиви, тој може да ги измени оние директиви од СС кои ги смета за неприфатливи за неговиот микроизвор.

Управувачки функции за микроизворниот контролер се:

o Активно и реактивно управување на енергијатаo Напонско управувањеo Барања за складирање заради брзо следење на оптоварувањетоo Делење на оптоварувањето преку Р-f управување

Тие треба да обезбедат микроизворот нагло да го преземе делот од оптоварувањето кога микромрежата се исклучи од мрежата. Микроконтролерите треба да овозможат лесен премин на микромрежата од мрежен во самостоен режим и обратно со минимално нарушување на двата система.

Активно и реактивно енергетско управување

Микроизворите може да бидат еднонасочни како фотонапонските панели, горивни ќелии и складирачки батерии или наизменични како микротурбините или ветерните турбини. Кај првите имаме дирекно претворање со инвертер во 50/60 Hz наизменичен напон, додека кај вторите наизменичниот напон со нестандардна фреквенција прво се претвара во еднонасочен а потоа се претвора во наизменичен со 50/60 Hz фреквенција. И во двата случаи претворувањето се врши со инвертер кој е главна компонента на претворувачот.

35

На сликата е прикажана основна шема на типичен МС составена од микроизвор и енергетски електонски претворувач.

Сл. 16. Управување преку напон и агол

Инвертерот ги контролира амплитудата на напонот V и фазниот агол δ 1 на претворувачкито терминал 1. Микроизворот дава контролирана енергија на терминалот 2 со напон Е и фазен агол δ 2 преку калем со реактанса Х. Фазната разлика меѓу двата напони е δ=δ 1−δ 2. Текот на активна моќност Р се управува со аголот δ , додека реактивната енергија Q се управува со управување на V. Управувањето е заснована на повратни врски на излезната моќност Р и микромрежната напонска амплитуда Е кои се поврзани со следниве равенки:

P=3VE2 X

sin δ Q=3VE2 X

(V−E cos δ) (21)

Напонска контрола

Покрај активното и реактивното управуање, напонското управување при микромрежната магистрала е исто така потребна за целокупната стабилност и сигурност на микромрежите. Микромрежите со голем број на микроизвори може да станат нестабилни, односно да се појават осцилации на реактивната моќност, доколку нема правилно напонско управување. Напонската управуавачка функција на МС ги ублажува големите кружни реактивни струи меѓу микроизворите. Оваа кај мрежите е решено со големите импеданси меѓу генераторите, додека кај микромрежите имаме радиални водови со мала импеданса меѓу изворите. Кружните струи може да се управуваат со користење контролери со карактеристика на напон во однос на реактивна моќност како на слика 17:

36

Сл. 17. Зависност на напонот од реактивната моќност

Функцијата на контролерот е да ја намали напонската работна точка кога реактивните струи на микроизворите постануваат предоминантно индуктивни и да ја зголеми работната точка кога струите стануваат предоминантно капацитивни. Границити на реактивна моќност се поставуваат според VA односот на инверторот и излезната активна моќност Р од микроизворот според равенката:

Qmax=√ (S2−P2 ) (22)

Барање од сместувачките уреди за брзо следење на оптоварувањето

За мрежно-поврзаните микромрежи, почетно урамнетежување на моќноста при поврзувањето на ново оптоварување се изведува со големата инерција на мрежните генератори. Меѓутоа микромрежите кои работат во самостоен режим почетното урамнетежување на моќноста мора да го извршат преку уреди за сместување, кои ефективно обезбедуваат системска инерција за микроизворите. Еднонасочните сместувачки уреди се поврзани на еднонасочни магистрали од микроизворите, додека наизменичните сместувачки уреди се дирекно поврзани на магистралите од микромрежите. Микроконтролерите обезбедуваат правилно користење на сместувачките уреди за брзо следење на оптоварувањето.

Делење на оптоварувањето преку P-f управување

Микромрежните контролери обезбедуваат непречено и автоматско префрлање од мрежен режим во самостоен режим и обратно. При преодот во самостоен режим, МС на секој микроизвор вршат локално Р-f управување за да ја сменат работната точка така да се постигне локално енергетско урамнетежување на моќноста при новото оптоварување. Контролерите го прават тоа самостојно, без да чекаат на било каква команда од СС или од соседните МС-и. На сликата е прикажана карактеристиката користена од МС-и за Р-f управување.

37

Сл. 18. Работна точка на микромрежата во мрежен и самостоен мод на работа

Кога се на мрежа, микромрежните оптоварувања се снабдуваат и од главната мрежа и од микроизворите, зависно од потребите на корисникот. Кога мрежата е прекината микромрежата се префрла во самостоен режим. Притоа се менуваат напонот и фазниот агол на микроизворот, за да се намали моќноста на излез. Оттука се менува и локалната фреквенција, во кој случај секој микроизвор брзо презема дел од оптоварувањето без за тоа да добие команда од СС.

38

( )Централен контролер ССЦентралниот контролер го врши управувањето преку два основни модули ЕММ и РСМ.

Енергетско управуачки модул (ЕММ)EMM поседува различни управувачки функции за управување на оптимално енергетско работење на микромрежата. Ќе разгледаме едноставен ЕММ со основни приоритетни управуачки функции потребни за задоволително функционирање на микромрежата.

Основни управувачки функции на микроизворот Едноставен ЕММ обезбедува единствено работните точки на активна моќност и напонот за микроконтролерите, додека основното управуање на микроизворите се врши единствено преку микроконтролерите. Работната точка за активната моќност зависи од финанските проценки на цената на горивото, цената на енергијата, климата и барањата за работниот процес. Работната напонска точка се поставува во претходно определен опсег за осигурување на исправно напонско управуање во микромрежата.

Напонско управуањеМикромрежното оптоварување и факторот на моќност нормално се управуваат со менување на напонската аплитуда и фазниот агол на микроизворот. Локалните напони и фактори на моќност се управуваат од микроконтролерите а не од ЕММ. ЕММ единствено определува напонска работна точка на микроконтролерите за определени критични магистрали од микромрежата. Кога дистрибутивните водови не се потполно оптоварени може да се појави тенденција за пораст на напонот на водот. За спречување на порастот, микроконтролерите постојано го надгледуваат локалниот напон и обезбедуват повратна врска до ЕММ. Следејќи го оваа ЕММ испраќа неопходни напонски работни точки на микроконтролерите за да изврши напонска регулација. Целта на оваа управуачка стратегија е да направат микромрежите да изгледаат спрема главната мрежа како агрегати од микроизвори и оптоварувања кои работат како управуачка единица со фактор на моќност единица.

Управуање на факторот на моќностЗа разлика од конвенционалните синхрони генератори, микроизворите обично немаат било каква вградена контрола на факторот на моќност. Факторот на моќност е зависен од оптоварувањето, сите микроконтролери имаат карактеристики на управуање на факторот на моќност зависна од следењето на оптоварувањето. Меѓутоа, енергетскиот електронски интерфејс на некои микроизвори може да имаат вградена контрола на факторот на моќност за управуање на фазниот агол на напојувачката струја и минимизација на хармонските изобличувања. Управуањето на факторот на моќност е вградена карактеристика на микроконтролерите така да управуањето не бара било каква команда од ЕММ освен поставуање на напонската работна точка.

Управуање на брзината на вртење кај ротирачките машини

39

Кај ротирачките машини како микротурбините и ветерните турбини за прилагодување на промените на оптоварувањето во микромрежите во рамките на нивниот капацитет, роторот мора да ја смени својата брзина за урамнотежување на моќноста при новото оптоварување. За постигнување на оваа треба да се зголеми доводот на гориво. Тоа ќе влијае на коефициентот на ефикасност бидејќи коефициентот е зависен од брзината и горивото. Управуањето на брзината треба да обезбеди производство на енергија при оптимална ефикасност за микроизворот. За да остане ЕММ едноставен, оваа управуање се врши исто така преку микроконтролери.

Управуање на фреквенцијатаВо конвенционалните енергетски системи, фреквенцијата на напонот зависи од брзината на синхрониот генератор. Кај микромрежите, микроизворите може да генерираат енергија при било која сакана фреквенција со помош на енергетски електронски претворувачки систем на нивните микроконтролери. Во мрежен режим микроконтролерите не треба да вршат Р-f управуање преку P-f карактеристика бидејќи промените на фреквенцијата се прави од самата мрежа. Меѓутоа, во самостоен режим, микроконтролерите мора да го вршат оваа управување за прилагодување на оптоварувањето при константна системска фреквенција. Значи и во двата мода ЕММ не влијае на фреквентната контрола на микроконтролерите. Сепак ЕММ постојано ја надгледува фреквенцијата на микромрежата и ако фреквенцијата опадне и не се поврати во определено време, ЕММ прави нагло прераспределување на оптоварувањето според распоред за вонредни ситуации како би постигнал урамнотежување на оптоварувањето за да се осигури стабилноста на микромрежата.

Работење на EMM во типична микромрежа

За да биде микромрежата едноставна, бројот на управуачки функции во ЕММ е ограничен на минимум. Оваа го минимизира бројот на повратни сигнали кои ги бараат микроконтролерите од ЕММ за да испратат команди до микроизворите.

Мрежно работењеВо мрежен мод, управувачките сигнали од ЕММ се ограничени само за активната моќност и локалните напонски работни точки на микроизворите. Управуањето на локалните напони и факторот на моќност од страна на МС-ите ја прави микромрежата да изгледа спрема главната мрежа како контролирано оптроварување со фактор на моќност единица. Така ЕММ не извршува било какво додатно напонско управуање кое може да се меша со функционирањето на напонските регулатори и паралелни кондензатори во микромрежата или со самите МС-и во микромрежата. Ако дистрибутивните водови во микромрежата се лесно оптоварени и се јавува напонски раст, тој се ограничува со мрежните контролери. Сепак, ЕММ го води напонското управуање на микроизворите само за определени критични микромрежни магистрали.

Самостојно работење

При самостојно работење главна функција на ЕММ е да ги определи работните точки на активната моќност и напон за МС-ите. Фреквенцијата и текот на реактивната моќност се управуава од МС-

40

ите самостојно преку Р-f и Q-f карактеристики. Сепак ЕММ продолжува да ја надгледува микромрежната фреквенција и внесува нагли промени во распоредот на оптоварувањата ако фреквенцијата не се врати во претходно поставениот опсег за определено време како би се осигурала системската стабилност. При самостојно работење овие управуачки функции одговараат колку што е можно побрзо за добивање урамнатежување на оптоварувањето. Оваа е затоа што изолираната микромрежа не е така стабилна како микромрежата поврзана на главна мрежа.

Управуање на топлинските оптоварувања

За СНР микроизворите, топлинските оптоварувања се со поголем приоритет од електричните. За справување со оваа ЕММ вградува параметри за поставуање на приоритет за топлинските оптоварувања во испраќањето сигнали на микроконтролерите. Меѓутоа при некои индустриски СНР системи електричната моќност често е поважна од топлинската. Значи практично ЕММ мора да го постави фактор на приоритет на електричните и топлинските потрошувачи.

Енергетска оптимизација со максимална ефикасност

Кога микромрежите треба да задоволат голема потрошувачка, мора да бидат меѓусебно поврзани. Во тој случај ЕММ од соседните микромрежи мора да вклучат управуање за постигнување основна енергетска оптимизација за целиот поврзан систем. За добивање работни точки со најдобра ефикасност за микроизворите, ЕММ-ите треба да обезбедат работење на оптимален број микроизвори (посебно микротурбини) блиску до нивната номинална капацитивност, наместо да работат сите само со дел од капацитетот. Оваа управуање најдобро се спроведува со ЕММ-ите поради нивното претходно знаење на работните услови, временските параметри, распоредот на генерирањето на микроизворите и информации за горивото како цена и достапност.

Управуање на енергетското сместување

Кај меѓусебно поврзаните микромрежи, ЕММ-ите ги управуаат не-приоритетните оптоварувања со нивно распроредување по потреба. Така, тие ги користат оптоварувањата индирекно како потенциални извори на долготрајни енергетски резерви во микромрежата. Сместувачките уреди ги задоволуваат единствено краткотрајните (помалку од минута) барања за енергија. За долготрајните потреби (десетици минути), енергетските резерви се извлекуваат со прераспоредување на не-приоритетни оптоварувања без било каков штетен ефект на микромрежата.

41

Заштитно координативен модул (РСМ)

РСМ ја надгледува вкупната заштита на микромрежата. Заштитната филозофија за микромрежите е различна од конвенционалните дистрибутивни мрежи иако и двата системи се радиални. Тоа е поради следниве разлики:

Микромрежите содржат и генератори и потрошувачи па имаме двонасочен тек низ заштитните уреди во радиалниот систем.

Пасивните дистрибутивни мрежи се претвораат во активни поради постоењето на микроизвори.

Микроизворите подлежат на значителни промени во способноста за справуање со кратки врски кога преминуваат од мрежно поврзан мод во самостоен мод. Оваа длабоко влијае на конвенционалните прекуструјни релиња кои функционираат на основа на регистрирање на големината на кратките струи.

Клучна карактеристика на РСМ е неговата способност да прави разлика помеѓу барањата за заштита во двата работни облици и да реагира соодветно. Ќе ги разгледаме накратко основните барања во двата мода на работа мрежен и самостоен притоа ќе се послужиме со следнава слика:

Сл.19 . Заштитен систем за микромрежна мрежа

42

Заштитни шеми за мрежно поврзан мод

При мрежно поврзан облик на работа, РСМ открива пет можни настани и според нив дејствува. Тоа се:

Нормални услови Грешка во микромрежен вод Мрежна грешка Микромрежна магистрална грешка Ресинхронизација

PCM ги зема во предвид времињата на одговор на посебните микроизвори, како и на прекинувачот СВ4 при РСС (point of common coupling – точка на заедничко спојување) дадени на сликата.

Нормални услови

При нормали услови микромрежата останува поврзана на мрежата преку прекинивачот СВ4. Пркинувачите СВ1, СВ2 и СВ3 ги поврзуваат водовите А, В и С соодветно на микромрежната магистрала. Сите прекинувачи остануваат затворени при нормалн работење. Потрошвачите се заеднички напојувани преку микроизворите и мрежата.

Грешка во микромрежниот вод

Во пасивните радиални мрежи, текот на енергијата при грешката е енонасочен од изворот кон точката со грешка. Па едноставно грешката се остранува со отврање на прекинувачот на водот. Одлуката за отворање на прекинувачот се донесува само врз основа на големината на струјата на грешка а не и на нејзината насока. Но бидејќи микромрежните водови содржат генератори имаме двонасочен тек на енергијата при грешка во водовите од сите микроизвори и на двете страни на точката на грешка. Ако таквата грешка не се острани на време, сите микроизвори може да се откачат од водот со нивните микроконтролери што ќе води до загуба во производството. За избегнување на оваа, водовите А и С се поделени во зони со секциони прекинувачи. Прекинувачите содржат дирекни прекуструјни релиња за откривање на зоната на грешка и отклонување на грешката. Ако зоната на грешка содржи било каков микроизвор, тогаш тој е прекинат од таа зона со сопствениот МС, но тој продолжува да ги напојува локалните потрошувачи поврзани на микроизворната магистрала. За оваа да е можно РСМ ги градира поставуавањата на релињата за сите релиња така да зоната на грешка се изолира пред сите микроизвори да се прекинат од водот или пред целата микромрежа се откачи од мрежата. Оваа стратегија обезбедува минимални загуби на производство и стабилност на микромрежата. Сепак за грешки во водот А или С, ако сите микроизвори поврзани на водот се сместени на едната страна од грешката, тогаш сите ќе бидат откачени од нивните МС-и и водот со грешка ќе биде откачен од микромрежата со откачување на нејзиниот прекинувач. Ако грешката настане во водот В, тогаш тој може едноставно да биде откачен со отварање на СВ2, бидејќи водот В нема никакви микроизвори.

43

Грешка во мрежата

При секоја грешка во мрежата, микромрежата се исклучува себе од мрежата со отворање на СВ4. Заштитната стратегија е следнава: СВ4 релето ги набљудува големините и насоките на струите во секоја фаза и праќа сигнал до СВ4 ако струјата ја надмине претходно поставената граница. Поставуањета на релето е определено од РСМ така да изолирањето се постигнува без некој позначаен прекин на приоритетните потрошувачи. Оваа шема обезбедува микроизворите да не бидат исклучени пред микромрежата да се исклучи од мрежата.

Микромрежна магистрална грешка

Ако настане грешка на микромрежната магистрала, тогаш микромрежата се исклучува од мрежата ос отворање на СВ4. Исто водовите А и С се прекинуваат од магистралата со отворање на СВ1 и СВ3 соодветно.

Повторно синхронизирање

Кога нормалното работење се воспостави во мрежата, тогаш РСМ е одговорен да ја синхронизира и повторно поврзе микромрежата на мрежата преку синхронизациони проверувачки шеми. Тоа се изведува штом мрежата се стабилизира и се враќа на нормално работење и се подигаат сите претходно исклучени потрошувачи. Сепак, оваа може да бара неколку секунди или минути, зависно од природата на водовите и потрошувачите. РСМ вклучува контролни шеми за носење на сите микроизвори во синхронизам со мрежата преку мерење на фазниот агол, амплитудата, фреквенцијата и фазните низи на двете страни од СВ4. РСМ обезбедува и автоматска и рачна синхронизација по потреба.

Заштитни шеми за самостоен мод

Кога микромрежата работи во самосостоен мод, вредностите на струите на кратки врски се намалува значително. Оваа е бидејќи микроизворите со енергетските електронски претворувачки системи можат единствено да дадат до 200% од струјата на потрошувачите при грешка. Значи микромрежите во самостоен режим може да обезбедат многу помали струи на грешка, споредено со поврзаните на мрежи микромрежи. Малите струи на грешки може да не се соодветни за стандардните прекуструијни релиња користени во конвенционалните заштитни системи, односно да имаат долго време на реакција или дури може да не одговорат воопшто.

Затоа алтерантивни шеми за детекција на грешки можи да се прилагодат за заштита во самостоен мод на работа на микромрежите. Такви може да бидат шемите со импедансна заштита, диференцијални струјно/напонски релеи, нулти секвенционални струјно/напонски релиња и други .

44

При самостоен облик на работа РСМ открива можни настани и според нив дејствува.

Нормално работење

При нормално работење, микромрежите работат самостојно. PCC пркинувачот СВ4 е отворен. Водовите А, В и С остануваат поврзани на микромрежната магистрала и нивните потрошувачи се напојувани од микроизворите.

Микромрежни грешки во водовите

Заштитата за самостоен мод е иста како и за мрежен. Единствена разлика е дека релињата треба да бидат многу поосетливи за да откријат помали струи на грешка. Главна цел при заштитата е минимални загуби на генерирање и минимално прекинување на напојувањето.

При изработката и работењето на РСМ мора да се земе во предвид сложеноста на микромрежните шеми, бројот на микроизвори, видовите на генерирачки технологии, бројот на приоритетни потрошувачки и карактеристиките на одговор на заштитните уреди.

45

5. ЗаклучокМикромрежите преставуваат алтернативен пристап на снабдување со енергија на дистрибуционо ниво, со интегрирање мали DER во нисконапонски и среднонапонски дистрибутивни мрежи. Микромрежите може да работат независно како автономни островои во синхронизам со мрежата или да бидат поврзани на мрежа. Тие во случај на проблеми во мрежата може да се исклучуваат по потреба. Тоа гарантира економично и стабилно работење во интерес на корисниците. Нивната економичност произлегува и од можноста за користење најразлични енергетски ресурси кои може да бидат многу блиску до потрошувачите со што се заштедува на транспортни трошоци.

Клучно кај микромрежите е што изворите се поврзани со микроконтролери. Оваа овозможува мрежите да може да се однесуваат како управливи потрошувачи. Оваа помага во одржувањето на локалниот напон, ја засилува стабилноста и овозможува брзи одговори при нагли промени на потрошувачите.

46

6. КористенаЛитература1. Microgrids and Active Distribution Networks

S.Chowdhury,S.P.Chowdhury, P.Crossley2. Wind Energy Systems for Electric Power Generation

Manfred Stiebler

47