Applicazioni Italia

Una microrete è un gruppo decentralizzato di fonti e carichi di energia elettrica che normalmente opera connesso e sincrono con la tradizionale rete sincrona ad ampia area, ma può anche disconnettersi in “modalità isola” e funzionare autonomamente a seconda delle condizioni fisiche o economiche dettate. In questo modo, una microrete può integrare efficacemente varie fonti di generazione distribuita (DG), in particolare fonti di energia rinnovabile (RES) - elettricità rinnovabile, e può fornire energia di emergenza, passando dalla modalità insulare a quella connessa.

Esistono molti tipi di microreti. In base alle applicazioni e alle dimensioni, possono essere classificate come microreti ambientali/istituzionali di campus, microreti comunitarie, microreti off-grid remote, microreti di basi militari e microreti commerciali e industriali (C&I). In termini di strutture elettriche, includono microreti AC, microreti DC e microreti ibride AC/DC.

Una microrete è in grado di funzionare in modalità connessa alla rete e autonoma e di gestire la transizione tra le due. Le microreti offrono un’opzione per bilanciare la necessità di ridurre le emissioni di carbonio pur continuando a fornire energia elettrica affidabile nei periodi di tempo in cui le fonti di energia rinnovabili non sono disponibili. Le microreti offrono inoltre sicurezza energetica e riducono i tempi di interruzione dell'energia elettrica in caso di condizioni meteorologiche avverse e disastri naturali.

Le microreti e l’integrazione delle unità di risorse energetiche distribuite (DER) in generale introducono una serie di sfide operative che devono essere affrontate. I flussi di potenza bidirezionali e i problemi di stabilità sono i due principali. Le interazioni tra unità di generazione di energia distribuita possono creare oscillazioni locali, che richiedono un'analisi approfondita della stabilità dei piccoli disturbi. Inoltre, le attività di transizione tra la modalità di funzionamento connessa alla rete e quella in isola (autonoma) in una microrete possono creare instabilità transitoria. Studi recenti hanno dimostrato che l’interfaccia della microrete a corrente continua (CC) può comportare una struttura di controllo significativamente più semplice, una distribuzione più efficiente dell’energia e una maggiore capacità di trasporto di corrente per gli stessi valori di linea.

Una tipica struttura di microrete ibrida[1]

Una tipica microrete ibrida ha la struttura mostrata sopra. I componenti principali della microrete sono i convertitori bidirezionali AC/DC e DC/DC. Per ragioni di sicurezza e affidabilità, i convertitori devono essere isolati, in modo che qualsiasi guasto del carico o della fonte di energia non propaghi il problema al bus/rete di alimentazione.

Convertitore bidirezionale a ponte intero attivo doppio

Convertitore da rete fotovoltaica a CC

Convertitore AC/DC bidirezionale a 2 livelli

La maggior parte dei convertitori AC/DC e DC/DC collegati alla rete devono funzionare con un flusso di energia bidirezionale, il che richiede che un dispositivo di commutazione funga da interruttore attivo in una direzione del flusso di energia, ma funzioni come un diodo o MOSFET sincrono nell'altra direzione di energia. direzione del flusso. I MOSFET SiC, con diodo body a recupero inverso vicino allo zero, sono un'opzione ideale nelle applicazioni, in particolare per le topologie di hard switching. Per i tre convertitori AC/DC bidirezionali la topologia Vienna non è più valida. La topologia CA/CC trifase a 2 livelli diventa la scelta preferita grazie alla sua semplicità. I MOSFET SiC non solo consentono molte topologie bidirezionali in quest'area di applicazione, ma le loro caratteristiche di commutazione superiori rendono le soluzioni più efficienti, compatte e persino meno costose con un'ulteriore riduzione del prezzo del SiC.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero "Analisi del flusso di potenza per microreti AC-DC ibride LV controllate da droop con impedenza virtuale", Assemblea generale IEEE PES 2014 | Conferenza ed esposizione