การใช้งาน

ไมโครกริดคือกลุ่มที่กระจายศูนย์ของแหล่งพลังงานไฟฟ้าและโหลดซึ่งโดยปกติจะเชื่อมต่อและทำงานแบบสอดคล้องกับกริดพื้นที่กว้างแบบดั้งเดิม แต่ยังสามารถตัดการเชื่อมต่อเพื่อเข้าสู่โหมด "เกาะลอย" — และทำงานอย่างอิสระตามเงื่อนไขทางกายภาพหรือเศรษฐกิจที่กำหนด ในลักษณะนี้ ไมโครกริดสามารถผสานรวมแหล่งพลังงานที่กระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพ (DG) โดยเฉพาะแหล่งพลังงานหมุนเวียน (RES) - พลังงานไฟฟ้าหมุนเวียน และสามารถจ่ายพลังงานฉุกเฉินได้ โดยสลับระหว่างโหมดเกาะลอยและโหมดเชื่อมต่อ

มีหลายประเภทของไมโครกริด ขึ้นอยู่กับการใช้งานและความใหญ่ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็น ไมโครกริดสภาพแวดล้อมวิทยาเขต/สถาบัน ไมโครกริดชุมชน ไมโครกริดระยะไกลแบบไม่เชื่อมต่อ ไมโครกริดฐานทหาร และไมโครกริดพาณิชย์และอุตสาหกรรม (C&I) ไมโครกริด ในแง่ของโครงสร้างไฟฟ้า ประกอบไปด้วย ไมโครกริด AC ไมโครกริด DC และไมโครกริดไฮบริด AC/DC

ไมโครกริดสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าและโหมดแยกสแตนด์อโลน รวมถึงจัดการการเปลี่ยนผ่านระหว่างทั้งสองโหมดได้ ไมโครกริดเป็นทางเลือกสำหรับการปรับสมดุลความต้องการในการลดการปล่อยคาร์บอน ในขณะที่ยังคงให้พลังงานไฟฟ้าที่น่าเชื่อถือในช่วงเวลาที่แหล่งพลังงานหมุนเวียนไม่พร้อมใช้งาน นอกจากนี้ ไมโครกริดยังมอบความปลอดภัยด้านพลังงานและลดระยะเวลาของการหยุดชะงักของพลังงานในกรณีที่เกิดสภาพอากาศรุนแรงและการเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ

ไมโครกริดและการรวมระบบแหล่งพลังงานกระจาย (Distributed Energy Resource หรือ DER) ในลักษณะทั่วไป นำมาซึ่งความท้าทายในการปฏิบัติการหลายประการที่จำเป็นต้องแก้ไข การไหลของกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทางและความไม่มั่นคงของระบบเป็นสองประเด็นหลัก การโต้ตอบระหว่างหน่วยสร้างพลังงานกระจายอาจก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนในพื้นที่ ซึ่งต้องมีการวิเคราะห์เสถียรภาพจากแรงกระทำเล็กน้อยอย่างละเอียด นอกจากนี้ การเปลี่ยนโหมดการทำงานระหว่างโหมดเชื่อมต่อกับสายส่งและโหมดเกาะโดดเดี่ยว (stand-alone) ในไมโครกริด อาจก่อให้เกิดความไม่มั่นคงชั่วขณะ การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า อินเตอร์เฟซไมโครกริดกระแสตรง (DC) สามารถนำไปสู่โครงสร้างการควบคุมที่เรียบง่ายกว่าอย่างมาก การจ่ายไฟที่มีประสิทธิภาพทางพลังงานมากขึ้น และความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นสำหรับอัตราการจ่ายไฟในระดับเดียวกัน

โครงสร้างไมโครกริดไฮบริดทั่วไป [1]

โครงสร้างของไฮบริดไมโครกริดทั่วไปมีลักษณะตามที่แสดงด้านบน องค์ประกอบหลักของไมโครกริดคือคอนเวอร์เตอร์ AC/DC และ DC/DC แบบสองทิศทาง เพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ คอนเวอร์เตอร์จำเป็นต้องแยกออกจากกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ความล้มเหลวของโหลดหรือแหล่งพลังงานใด ๆ ส่งผลกระทบไปยังบัสไฟฟ้า/กริด

คอนเวอร์เตอร์ Dual Active Full Bridge แบบสองทิศทาง

คอนเวอร์เตอร์จาก PV ไปยังกริดไฟฟ้ากระแสตรง

คอนเวอร์เตอร์ AC/DC แบบสองทิศทาง 2-Level

คอนเวอร์เตอร์ AC/DC และ DC/DC ส่วนใหญ่ที่เชื่อมต่อกับกริดจำเป็นต้องทำงานในลักษณะการไหลของพลังงานแบบสองทิศทาง ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์สลับเพื่อทำหน้าที่เป็นสวิตช์หลักในทิศทางการไหลของพลังงานหนึ่ง แต่ทำหน้าที่เป็นไดโอดหรือ MOSFET แบบซิงโครนัสในอีกทิศทางหนึ่ง MOSFET SiC ซึ่งมีไดโอดบอดี้ที่ไม่มีการฟื้นตัวย้อนกลับเกือบจะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโทโพโลจีการสลับแบบฮาร์ด สำหรับคอนเวอร์เตอร์ AC/DC สามเฟสแบบสองทิศทาง โทโพโลจี Vienna ไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป โทโพโลจี AC/DC สามเฟสระดับ 2 เริ่มกลายเป็นทางเลือกที่นิยมเนื่องจากความเรียบง่าย MOSFET SiC ไม่เพียงแต่สนับสนุนโทโพโลจีหลายแบบในพื้นที่การใช้งานนี้เท่านั้น แต่คุณสมบัติการสลับที่ยอดเยี่ยมของพวกมันยังทำให้โซลูชันมีประสิทธิภาพมากขึ้น ขนาดกะทัดรัดขึ้น และแม้กระทั่งราคาถูกลงเมื่อราคา SiC ลดลง

[1] เฉินด่าน หลี่, ซันเจย์ คูมาร์ Чаดฮารี, โฮเซป ม. กิเยร์เรโร "การวิเคราะห์กระแสไฟฟ้าสำหรับระบบควบคุมดรูปในไมโครกริดไฮบริด AC-DC ระดับต่ำพร้อมอิมพีแดนซ์เสมือน," 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition