Εφαρμογές Ελλάδα

Ένα μικροδίκτυο είναι μια αποκεντρωμένη ομάδα πηγών και φορτίων ηλεκτρικής ενέργειας που συνήθως λειτουργεί συνδεδεμένα και συγχρονισμένα με το παραδοσιακό σύγχρονο δίκτυο ευρείας περιοχής, αλλά μπορεί επίσης να αποσυνδεθεί από τη "νησιωτική λειτουργία" — και να λειτουργεί αυτόνομα όπως επιβάλλουν οι φυσικές ή οικονομικές συνθήκες. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μικροδίκτυο μπορεί να ενσωματώσει αποτελεσματικά διάφορες πηγές κατανεμημένης παραγωγής (ΓΔ), ιδιαίτερα τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) - ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, και μπορεί να παρέχει ενέργεια έκτακτης ανάγκης, αλλάζοντας μεταξύ νησιωτικών και συνδεδεμένων τρόπων λειτουργίας.

Υπάρχουν πολλά είδη μικροδικτύων. Βάσει των εφαρμογών και των μεγεθών, μπορούν να ταξινομηθούν ως Μικροδίκτυα Περιβάλλοντος/Θεσμικής Πανεπιστημιούπολης, Μικροδίκτυα Κοινότητας, Μικροδίκτυα απομακρυσμένων εκτός δικτύου, Μικροδίκτυα Στρατιωτικής Βάσης και Μικροδίκτυα Εμπορικής και Βιομηχανικής (C&I). Όσον αφορά τις ηλεκτρικές δομές, περιλαμβάνουν μικροδίκτυα AC, μικροδίκτυα DC και υβριδικά μικροδίκτυα AC/DC.

Ένα μικροδίκτυο είναι ικανό να λειτουργεί σε συνδεδεμένες με το δίκτυο και αυτόνομες λειτουργίες και να χειρίζεται τη μετάβαση μεταξύ των δύο. Τα μικροδίκτυα προσφέρουν μια επιλογή εξισορρόπησης της ανάγκης μείωσης των εκπομπών άνθρακα, ενώ συνεχίζουν να παρέχουν αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια σε χρονικές περιόδους που δεν είναι διαθέσιμες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα μικροδίκτυα προσφέρουν επίσης την ασφάλεια ισχύος και μειώνουν το χρόνο διακοπής ρεύματος σε περιπτώσεις έντονων καιρικών συνθηκών και φυσικών καταστροφών.

Τα μικροδίκτυα και η ενοποίηση των μονάδων κατανεμημένων ενεργειακών πόρων (DER) γενικά, εισάγουν μια σειρά από λειτουργικές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Οι αμφίδρομες ροές ισχύος και τα ζητήματα σταθερότητας είναι τα δύο κορυφαία από αυτά. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μονάδων γεννήτριας κατανεμημένης ενέργειας μπορεί να δημιουργήσουν τοπικές ταλαντώσεις, που απαιτούν διεξοδική ανάλυση ευστάθειας σε μικρές διαταραχές. Επιπλέον, οι δραστηριότητες μετάβασης μεταξύ των τρόπων λειτουργίας που συνδέονται με το δίκτυο και της νησιωτικής (αυτόνομης) λειτουργίας σε ένα μικροδίκτυο μπορούν να δημιουργήσουν παροδική αστάθεια. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η διεπαφή μικροδικτύου συνεχούς ρεύματος (DC) μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μια σημαντικά απλούστερη δομή ελέγχου, πιο ενεργειακά αποδοτική κατανομή και υψηλότερη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος για τις ίδιες ονομασίες γραμμής.

Μια τυπική υβριδική δομή μικροδικτύου[1]

Ένα τυπικό υβριδικό μικροδίκτυο έχει τη δομή όπως φαίνεται παραπάνω. Τα βασικά στοιχεία του μικροδικτύου είναι αμφίδρομοι μετατροπείς AC/DC και DC/DC. Για λόγους ασφάλειας και αξιοπιστίας, οι μετατροπείς πρέπει να είναι απομονωμένοι, επομένως τυχόν αστοχία φορτίου ή πηγής ενέργειας δεν θα μεταδώσει το πρόβλημα στο δίαυλο/δίκτυο ισχύος.

Αμφίδρομος Μετατροπέας Διπλής Ενεργής Πλήρους Γέφυρας

Μετατροπέας PV σε DC Grid

Αμφίδρομος μετατροπέας AC/DC 2 επιπέδων

Οι περισσότεροι συνδεδεμένοι στο δίκτυο μετατροπείς AC/DC και DC/DC πρέπει να λειτουργούν σε αμφίδρομη ροή ενέργειας, η οποία απαιτεί μια συσκευή μεταγωγής να λειτουργεί ως ενεργός διακόπτης σε μια κατεύθυνση ροής ενέργειας, αλλά να λειτουργεί ως δίοδος ή σύγχρονο MOSFET στην άλλη ενέργεια κατεύθυνση ροής. Τα SiC MOSFET, με σχεδόν μηδενική αντίστροφη δίοδο σώματος ανάκτησης, αποτελούν ιδανική επιλογή στις εφαρμογές, ειδικά για τοπολογίες σκληρής μεταγωγής. Για τους αμφίδρομους τρεις μετατροπείς AC/DC, η τοπολογία Vienna δεν είναι πλέον έγκυρη. Η τριφασική τοπολογία AC/DC 2 επιπέδων γίνεται μια προτιμώμενη επιλογή λόγω της απλότητάς της. Τα SiC MOSFET δεν επιτρέπουν απλώς πολλές αμφίδρομες τοπολογίες σε αυτήν την περιοχή εφαρμογής, αλλά οι ανώτεροι χαρακτήρες μεταγωγής τους κάνουν τις λύσεις πιο αποτελεσματικές, συμπαγείς και ακόμη λιγότερο δαπανηρές με περαιτέρω μείωση της τιμής του SiC.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero “Power flow analysis for droop controlled LV hybrid AC-DC microgrids with virtual impedance”, 2014 IEEE PES General Meeting | Συνέδριο & Έκθεση