Kaynak: generatorsource.com
Mikro şebeke kavramı uzun yıllardır var. Pek çok yeni proje gerçeğe dönüştüğü ve üretime geçtiği için, ancak son zamanlarda önemli bir ilgi ve baskı kazandılar. Bloom Energy kısa bir süre önce, bu yıl (2019) itibariyle 500 yeni mikro şebekenin işlemde olduğunu veya devreye alındığını ve dünya çapındaki toplamların çoklu GW aralığında olduğunu bildirdi.
Özünde bir mikro şebeke, dağıtılmış enerji kaynaklarını yönetmek için kurulmuş ve yenilenebilir (güneş, rüzgar ve/veya hidro) ve diğer yenilenemeyen kaynakları (dizel jeneratörler, gaz türbinleri gibi) içerebilen minyatür bir elektrik şebekesi sistemidir. vesaire.). Bu mikro şebekeler tipik olarak çoklu üretim sistemlerinin enerji yüklerini yönetir ve aynı zamanda bir tür enerji depolama sistemi kullanır. Tüm bunları farklı türde yazılım ve kontrol sistemleriyle çalışır ve yönetirler. Bir elektrik şebekesine paralel çalışacak ve ayrıca acil durumlarda veya özel ihtiyaçlara dayalı olarak bağımsız modda çalışacak şekilde kurulabilirler.
Mikro Şebeke Temelleri - Mikro Şebeke Nedir?
ABD Enerji Bakanlığı (DOE), bir mikro şebekeyi "Şebekeye göre kontrol edilebilir tek bir varlık gibi davranan, açıkça tanımlanmış elektriksel sınırlar içinde bir grup birbirine bağlı yük ve dağıtılmış enerji kaynağı" olarak tanımlar. hem ızgara hem de ada modlarında çalışmasını sağlar".
Buna ek olarak DOE, "Mikro şebekeler, güç güvenilirliğini ve kalitesini iyileştirmek için Akıllı Şebeke'nin önemli bir bileşeni olarak tanımlandı;
sistem enerji verimliliği ve bireysel son kullanıcı sahalarına şebekeden bağımsız olma imkanı sağlama". Mikro şebeke teknolojisini kullanmanın faydaları şunlar olabilir:
- Şebeke ve çoklu akıllı şebeke teknolojileri ile bütünleşir
- Pik yükü azaltan dağıtılmış ve yenilenebilir enerjilerin entegrasyonu
- Kritik güç ihtiyacı olan komplekslere enerji sağlanmasını sağlar
Diğer kuruluşlar, çoklu yük kavramı ve ada üretimi dahil olmak üzere mikro şebekeleri benzer şekilde tanımlar. Ada üretimi, rüzgar, güneş, su üretimi veya dizel/NG üretimi tarafından sağlanan güçtür.
İlk grafikteki çizim, şebeke gücünü birincil kaynak olarak kullanan bir mikro şebekedir. Rüzgar ve güneş çiftliği, şebeke gücü kesildiğinde acil kullanım için bir pil bankasına güç sağlar. Her ikisi de tesis işletme maliyetlerini düşürmek için normalde şebekeye bağlıdır. Şebeke gücü kaybolduğunda, kompleks rüzgar ve güneş tesisatından akü gücüne geçer. Jeneratörler çalışır ve yükü akülerden alır. Devrenin yük tarafındaki binalar, dağıtım şebekesinin tasarımı nedeniyle herhangi bir güç dalgalanması görmez. Şebeke gücü geri geldiğinde, yük şebeke kaynağına geri döner ve yedek jeneratörler kapatılır. Rüzgar ve güneş enerjisi santrali normal çalışmasına dönüyor.
Bir mikro şebekenin tasarımı ve yapımında birçok faktör yer alır. Güç üretim ve dağıtım teknolojilerindeki gelişmeler, güç tüketimini azaltan, yeşil üretim yöntemleri kullanan ve kritik güç kaynağı gereksinimlerini karşılayan sistemlere olanak tanır. Güç kaynaklarının ve kontrol sistemlerinin her biri için temel bilgiler aşağıda özetlenmiştir. Bu mikro şebekenin inşası kurgusaldır ancak konsept olarak DOE projelerinden modellenmiştir.
Yardımcı Güç ve Yükler
Mikro şebekelerin en yaygın olanı, birincil kaynak olarak yerel elektrik şirketinden sağlanan şebeke gücünü kullanır. Uzak konumlarda bulunan mikro şebekeler, birincil güç olarak hidroelektrik üretimi kullanabilir veya birincil güç olarak fosil yakıt üreten tesisi kullanabilir.
Enerji santralleri yüksek voltajlı elektrik üretir. Bazıları, trafo merkezlerine transfer için voltajı artırmak için yükseltici transformatörler kullanır. Trafo merkezleri, yüksek gerilim hatları ile santrallerden gerilim almaktadır. Voltajlar ihtiyaca göre ayarlanır ve müşterilere dağıtılır.
Hastaneler, devlet ıslahevleri ve veri merkezleri, Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) gerektiren sektörlerden bazılarıdır. Birçoğunun sürekli güç gerektiren birden fazla binası vardır. Bazı binalarda voltaj, amperaj ve/veya frekans gereklilikleri nedeniyle izole bir güç kaynağı gerektiren alanlar olabilir.
Bu kurulumlar, normal günlük işlemleri yürütmek için çok büyük miktarda güç tüketir. Komplekse ayrılmış bir alt istasyondaki yüksek gerilim hatlarından güç alıyorlar. Gerilim yükseltici veya düşürücü transformatörler kullanılarak istenilen değerlere ayarlanır. Tüm güç, binalara dağıtım için anahtarlama ve kontrol panelleri aracılığıyla yönlendirilir.
Her bina bir elektrik yükünü temsil eder. Bir binaya tahsis edilmiş birden fazla yük olması mümkündür. Bir binadaki ikincil yük noktasına bir örnek, bir frekans dönüştürücüdür. Bir pozitif voltaj tepe noktası ve bir negatif voltaj tepe noktası bir çevrime (Hz) eşittir. Ortak besleme 50 Hz veya 60 Hz'dir. Bazı ekipmanların çalışması için 400 Hz güç kaynağı gerekir. Frekans dönüştürücüler 50 Hz veya 60 Hz'yi 400 Hz olarak değiştirir. Bir binada birçok başka ikincil yük noktası örneği vardır. Mikro şebeke tasarımında hepsi tek bir noktadan kontrol edilir.
Yedekleme ve En Yüksek Talep Oluşturucu Gücü
Yedek jeneratörler, şebeke gücü kesildiğinde şebekeye güç sağlar. Jeneratör bir motor ve alternatörden (jeneratör ucu) oluşur. Doğal Gaz (NG) ve dizel motorlu motorlar endüstri standardıdır. NG yakıtlı motorlar, kullanım gazı beslemesi kesintiye uğramadığı sürece süresiz olarak çalışabilir. Besleme güvenli olduğunda yedek güç kullanılamaz.
Dizel yakıtlı motorlara sahip jeneratörler, doğal gaz tedariki dahil tüm altyapı arızalandığında çalışabilir. Ana yakıt besleme tankları izlenmeli ve azaldığında doldurulmalıdır. Otomatik sistemler, yakıt eksikliği nedeniyle kapanmayı ortadan kaldırmak için tank seviyeleri önceden belirlenmiş bir noktada olduğunda operatörü bilgilendirebilir.
Bina İçi Jeneratör Uygulamaları
Motor, soğutma sistemleri ve jeneratör uçlarının tümü çelik kirişlerden imal edilmiş bir kızak üzerine monte edilmiştir. Kızak bina zeminine monte edilir. Çalışma sırasında titreşimi azaltmak için kilit konumlarda kauçuk takozlar kullanılır.
Bu tarz jeneratörün yakıt deposu yoktur ve harici bir yakıt beslemesi gerektirir. Büyük ana yakıt depo(lar)ı günlük depoları besleyebilir. Bina egzozuna ve soğutma havası beslemesine veya Isı Eşanjörü (HEX) gibi bir satış sonrası soğutma sistemine sahip olmaları gerekir.
Dış Mekan Jeneratör Uygulamaları
Açık havada kullanılan jeneratörler, hava koşullarına dayanıklı veya hava koşullarına dayanıklı bir muhafaza içine monte edilir. Birçok muhafaza, çalışma gürültüsünü azaltmak için sesi zayıflatılmıştır. Jeneratör, çift cidarlı bir yakıt deposuna kızakla monte edilmiştir. Bu jeneratörlerin harici yakıt, egzoz veya soğutma sistemi gereksinimleri yoktur. Çıkış güç kablolarını jeneratöre bağlayın ve yükü almaya hazırdır.
Her iki jeneratör tipi de gelişmiş elektronik kontrollerle mevcuttur ve paralel olarak çalıştırılabilir. Büyük miktarda farklı voltaj sağlamak için bölünmüş bir yedek jeneratör veri yolu düzenlenebilir. Yeni ve kullanılmış jeneratör stoğumuzu görüntülemek için Jeneratör Kaynağına gidin. Bakım, sorun giderme & onarım, kurulum gibi jeneratör hizmetleri sunuyoruz.
Yeşil Enerji Üretimi
Çevre Koruma Ajansı (EPA), yeşil gücü güneş, rüzgar, jeotermal, biyogaz, biyokütle ve hidroelektrik sistemlerinden üretilen elektrik olarak tanımlar. Modelimiz rüzgar ve güneş enerjisini içeriyordu. Olası kullanımlar aşağıda incelenmiştir.
Güneş enerjisi
Güneş panelleri fotovoltaik hücrelerden oluşur. Bu hücreler güneş ışığını Doğru Akım (DC) elektriğine dönüştürür. Üretilen elektrik pil bankalarında depolanır. Akü bankaları tamamen şarj edildikten sonra, elektrik bir invertör kullanılarak geri yönlendirilebilir ve satılabilir.
İnverter, UPS sisteminin kalbidir. Güç kaybolduğunda piller, kritik güç gereksinimleri olan devrelere güç sağlar. Yedek jeneratörler yükü kabul etmeye hazırlanırken inverter, devreleri beslemek için DC'yi Alternatif Akıma (AC) değiştirir.
Rüzgar gücü
Rüzgar türbinleri döndürmek için kullanılır. Türbinler, dizelle çalışan ve buharla çalışan jeneratörlerin işlevine çok benzer şekilde AC elektriği üretir. Rüzgar türbinleri aynı zamanda şebeke elektriği şebekesine, UPS akü yedek şebekesine de bağlanabilir.
Elektrik şebekesine bağlanan türbinlerin faz ve frekansları eşleşmelidir. Şebekenin fazını ve frekansını eşleştirmek için, türbin gücü bir AC'den AC'ye dönüştürücü aracılığıyla yönlendirilir. AC, DC'ye dönüştürülür, ardından bir invertör ile tekrar AC'ye doğrultulur ve şebekeye yönlendirilir. Rüzgar türbininden gelen AC akımı, pil bankasının şarj edilmesine yardımcı olmak için bir dönüştürücü aracılığıyla da yönlendirilebilir.
Güneş ve rüzgar enerjisi, bina elektrik tüketimi maliyetlerini dengelemek için harika yöntemlerdir, ancak yedek güç görevlerini kabul edecek kadar gelişmemişlerdir. Her ikisi de yerel hava koşullarına ve mevcut pil sıralarına bağlıdır. Rüzgarın olmadığı bulutlu bir günde akü bankaları, çaba harcamadan hızla tükenebilir.
Yedek Batarya Bankaları
Yeşil güç çözümleri genellikle yedek pil sıralarının kullanımını kullanır. Bu bankalar UPS'e yalnızca anlık güç sağlar. Tesiste şebeke elektriği kesildiğinde jeneratörler yükü üstlenmeye başlarken güç sağlamak üzere tasarlanmıştır.
Yedek akü sistemleri, aşağıda listelenen üç farklı akü bankası stiliyle oluşturulabilir:
Kurşun Asit Hücreler - Kurşun asit hücreli piller en ucuz çözümdür. Bunlar, daha küçük uygulamalar için iyi bir şebeke dışı yanıt olabilir
Lityum İyon - Kurşun asitli akülerden daha hafif ve daha kompakttır ve daha uzun ömürlüdür. Ancak, daha pahalıdırlar
Tuzlu su - Bu yeni gelen, tuzlu sudaki elektrolitlere güveniyor. Piller çoğunlukla test edilmemiştir ancak kolayca geri dönüştürülebilir
Rüzgar gücüyle çalışan pil bankaları, AC'yi DC'ye değiştiren bir dönüştürücü tarafından şarj edilir. Güneş panelleri DC ürettiği için güneş enerjisiyle çalışan pillerin dönüştürücüye ihtiyacı yoktur.
Şebeke gücü kaybolduğunda, pozitif jeneratör yanıtı için bir milisaniyeye yakın zaman kaybı olur.
Hastaneler, veri merkezleri ve belediyeler gibi tesisler ve kompleksler güç kaybına karşı sıfır toleransa sahiptir. Şebeke güç kaybı sırasında güç sağlamak için pil sıralarına güvenirler. Bu harika bir kısa vadeli çözüm, ancak pil bankalarının sınırlamaları var.
Elektrik yükünü kabul etme kapasitesine sahip piller, ilk satın alım için pahalıdır. Kurşun asitli akülerde elektrolit, akü hücrelerindeki sıvıdır. Elektrolit seviyesi ve özgül ağırlık sık sık kontrol edilmelidir. Dikkatli bir bakımla bile bu pillerin ömrü yalnızca 5 ila 15 yıl olabilir.
Yenilenebilir Enerji ve Enerji Depolama Sistemlerinin Maliyeti
Rüzgar çiftlikleri, güneş çiftlikleri ve hidroelektrik üretimi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının büyük bir ilk satın alma fiyatı vardır. Satın alınan ekipmanı kurmak için deneyimli teknisyenler ve inşaat ekipleri gereklidir. Kurulum, test ve devreye alma işlemlerinden sonra ekipmanın bakımı yapılmalıdır. Ekipmanın spesifikasyonlarda çalışmasını sağlamak için genellikle tam zamanlı bir bakım ekibine ihtiyaç duyulur.
Enerji depolama hızla ilerliyor ve mikro şebekelerin geleceğinde önemli bir oyuncu olacak. Oldukça karmaşık bir konu olabilir ve mühendisler ve planlama gerektirir ve ihtiyaçlarınıza bağlı olarak maliyetler haritanın her yerinde olabilir. Microgrid Knowledge, 2019 konferansından enerji depolamadaki en son gelişmelerden bazılarına dair mükemmel bir yakın tarihli makaleye sahiptir. GW enerji depolama hedefine giden yolu ve şirketlerden en son haberleri ve şu anda zorlanan FERC politikalarını detaylandırıyorlar.
Kontrol istasyonu
Kontrol istasyonu, operatöre hem kontrol hem de izleme yetenekleri sağlar. Her sistem, içinde ayrı ayrı ekipman parçaları bulunan bir alt sisteme bölünebilir.
Dağıtım ve Kontrol Panelleri - Tüm kaynaklardan giriş voltajlarını alın ve gerekli devrelere güç dağıtın.
Yedek Jeneratörler - Kontrol istasyonu yazılımı, kritik devrelere güç sağlamak için jeneratör çalışma konfigürasyonunu izler ve değiştirme yeteneğine sahiptir.
Yeşil Güç - UPS akü sıraları izlenir. Akü bankalarına ve şebekeye güneş enerjisi girişi izlenir. Rüzgar türbini istatistikleri izlenir. Yedekli bir rüzgar türbinine veya pil bankasına geçme yeteneği.
Temel olarak kontrol istasyonu, bir mikro şebeke yapılandırmasıyla ilişkili tüm donanımın bakımını yapmak, izlemek ve kontrol etmek için bir yazılım çözümü sunar. Şebeke operasyonlarını destekleyen birden fazla yazılım parçası olabilir.
Fazlalık, bu sistemlerin tasarımında kilit bir ilkedir. Fazlalık, birincil ekipman arızası durumunda bir ekipman parçasının yanında hazır bulundurulmasıdır. Jeneratörler, rüzgar türbinleri ve akü bankalarının tümü, yedekli ana ve destekleyici ekipmana sahip olabilen sistemlere örnektir.
Yedekli bazı ekipmanlar, otomatik olarak atanan ana ekipmanın görevlerini üstlenir ve operatöre bir sorun bildirir. Kontrol istasyonu operatörü daha sonra düzeltilebilmesi için sorunun bakımına bildirir. Yedek ekipman, ana ekipmanla aynı gereksinimleri karşılar. Genellikle ana ve yedek ekipman, planlanmış testler için operatör tarafından değiştirilir.
Mikro şebeke bir kavramdır. Kurulum için gerektiği kadar büyük veya küçük tasarım olabilir. Bu, burada kalacak eski bir kavramdır. Güç üretim teknolojisi arttıkça, mikro şebekelerin kullanımı da artacaktır.