Εφαρμογές

Ένα μικρό δίκτυο είναι ένα αποκεντρωμένο σύνολο πηγών ηλεκτρισμού και φορτίων που λειτουργεί συνήθως συνδεδεμένο και συντονισμένο με το παραδοσιακό ευρύτερο συντονισμένο δίκτυο, αλλά μπορεί επίσης να αποσυνδεθεί σε "λειτουργία νησιού" - και να λειτουργεί αυτόνομα όπως ορίζουν οι φυσικές ή οικονομικές συνθήκες. Έτσι, ένα μικρό δίκτυο μπορεί να ολοκληρώσει αποτελεσματικά διάφορες πηγές διανεμημένης παραγωγής (DG), ειδικά Πηγές Ανανεώσιμης Ενέργειας (RES) - ανανεώσιμος ηλεκτρισμός, και να παρέχει άμεση ενέργεια, αλλάζοντας μεταξύ λειτουργίας νησιού και συνδεδεμένης λειτουργίας.

Υπάρχουν πολλοί τύποι μικρών δικτύων. Βάσει εφαρμογών και μεγεθών, μπορούν να ταξινομηθούν ως Μικρά Δίκτυα Καμπύσ/Ιδρυματικά, Μικρά Δίκτυα Κοινοτήτων, Απομακρυσμένα Μη συνδεδεμένα Μικρά Δίκτυα, Μικρά Δίκτυα Στρατιωτικών Βάσεων και Εμπορικά και Βιομηχανικά (C&I) Μικρά Δίκτυα. Σε ό, τι αφορά τις ηλεκτρικές δομές, περιλαμβάνουν AC μικρά δίκτυα, DC μικρά δίκτυα και υβριδικά AC/DC μικρά δίκτυα.

Ένα μικρό δίκτυο (microgrid) έχει την ικανότητα να λειτουργεί σε κατάσταση σύνδεσης με το δίκτυο και απομονωμένα, καθώς και να διαχειρίζεται τη μετάβαση μεταξύ των δύο. Τα μικρά δίκτυα προσφέρουν μια επιλογή για τον ισορροπισμό της ανάγκης μείωσης των εκπομπών άνθρακα ενώ συνεχίζουν να παρέχουν αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια κατά τις περιόδους που οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν είναι διαθέσιμες. Τα μικρά δίκτυα προσφέρουν επίσης ασφάλεια ενέργειας και μειώνουν το χρόνο απενεργοποίησης σε περιπτώσεις σοβαρών καιρικών φαινομένων και φυσικών καταστροφών.

Οι μικροδικτύες, καθώς και η γενική ολοκλήρωση μονάδων κατανεμημένων ενεργειακών πόρων (DER), προβάλλουν μια σειρά λειτουργικών προκλήσεων που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Οι δικαμπής ροές ενέργειας και τα θέματα σταθερότητας είναι τα κύρια από αυτά. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ κατανεμημένων μονάδων παραγωγής ενέργειας μπορούν να δημιουργήσουν τοπικές οσμοδιπλοϊδίες, απαιτώντας έναν εξαντλητικό ανάλυση μικρών摄扰σταθερότητας. Επιπλέον, οι μεταβατικές δραστηριότητες μεταξύ των καταστάσεων σύνδεσης με το δίκτυο και απομονωμένης λειτουργίας σε μια μικροδικτύα μπορούν να προκαλέσουν παροχελισμούς άσταθειας. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η διεπαφή μικροδικτύας με άμεση ροή (DC) μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά απλούστερη δομή ελέγχου, πιο ενεργειακά αποδοτική κατανομή και μεγαλύτερη ικανότητα μεταφοράς τρέχοντος για τις ίδιες βαθμολογίες γραμμής.

Τυπική υβριδική δομή μικροδικτύας[1]

Ένα τυπικό υβριδικό μικρό δίκτυο έχει τη δομή όπως φαίνεται παραπάνω. Τα κύρια συστατικά του μικρού δικτύου είναι οι διευθυντικές μετατροπείς AC/DC και DC/DC. Για λόγους ασφάλειας και αξιοπιστίας, οι μετατροπείς πρέπει να είναι απομονωμένες, ώστε κάθε αποτυχία φορτίου ή πηγής ενέργειας να μην εξαπλώνει το πρόβλημα στο δικτύο ισχύος.

Διευθυντική Διπλή Ενεργή Ολική Γέφυρα Μετατροπέας

Μετατροπέας PV σε Δικτύο DC

Μετατροπέας 2-Επίπεδης Διευθυντικής AC/DC

Οι περισσότερες συνδεδεμένες με το δίκτυο μετατροπείς AC/DC και DC/DC πρέπει να λειτουργούν με διευθύνσιμο ρεύμα, το οποίο απαιτεί ένα συσκευή προβολής για να λειτουργεί ως ενεργός διοχετητής σε μια κατεύθυνση ροής ενέργειας, αλλά να λειτουργεί ως διόδος ή συγχρόνιος MOSFET στην άλλη κατεύθυνση ροής ενέργειας. Οι SiC MOSFETs, με σχεδόν μηδενική αντιστροφή ανάκαμψης σώματος διόδου, είναι ιδανική επιλογή για τις εφαρμογές, ειδικά για τις αρχιτεκτονικές καθαρής προβολής. Για τις διευθύνσιμες μετατροπείς AC/DC τριών φάσεων, η τοπολογία Vienna δεν είναι πλέον έγκυρη. Η 2-level τριφασική τοπολογία AC/DC γίνεται μια προτιμώμενη επιλογή λόγω της απλότητάς της. Οι SiC MOSFETs δεν απλώς επιτρέπουν πολλές διευθύνσιμες τοπολογίες σε αυτό τον τομέα εφαρμογών, αλλά και οι άριστες χαρακτηριστικές προβολής τους κάνουν τις λύσεις πιο αποτελεσματικές, πιο συμπαγείς και ακόμη και λιγότερο κοστολόγιο με την περαιτέρω μείωση των τιμών των SiC.

[1] Χενταν Λι, Σαντζαυ Κουμάρ Τσαουδχαρυ, Χοσέπ Μ. Γκερερο «Ανάλυση ροών ενέργειας για μικροδίκτυα με ελέγχο droop νοσφισμένα LV υβριδικά AC-DC με εικονική εμπόδιση», 2014 IEEE PES Γενική Σύνοδος | Διάσκεψη & Εκθέση