مزایای واسط‌های الکترونیک قدرت برای سیستم‌های انرژی توزیع شده

چکیده

اصطلاحات مربوط

مقدمه

انواع سیستم‌ها

موتورهای احتراق داخلی رفت و برگشتی

توربین‌های گازی

میکروتوربین‌ها

پیل‌های سوختی

سیستم‌های فتوولتاییک

سیستم‌های بادی

ذخیره سازی انرژی

واسط‌های میانی

ژنراتور سنکرون

ژنراتور القایی

الکترونیک قدرت

واسط‌های PE

خصوصیات و ویژگی‌های واسط الکترونیک قدرت

شکل 1: بلوک دیاگرام سیستم DE و واسط PE.

توپولوژی‌های PE

شکل 2: نسبت منحنی ITI/CBEMA به محدودیت‌های تریپ دادن IEEE 1547.

 فواید واسط‌های PE

کیفیت توان بهبود یافته

تامین توان VAR و تنظیم ولتاژ

شکل 3: رابطه p-q برای سیستم DE با ضریب توان واحد.

بهبود هماهنگی جریان خطای DE

شکل 4: نمونه ایزولاسیون عمدی و ریزشبکه

قابلیت همکاری با دیگر منابع DE

سوییچ‌های سریع برای ریزشبکه‌ها یا ایزولاسیون عمدی

مدولار بودن و استاندارد سازی PE

نتیجه گیری

با افزایش استفاده از سیستم‌های انرژی توزیع شده (DE) در صنعت و پیشرفت‌های فنی آن، فهم مجتمع کردن این سیستم‌ها با سیستم‌های الکترونیک قدرت، مهم تر شده است. بازارها و سودهای جدید برای کاربردهای DE، شامل توانایی ارایه خدمات جانبی، بهبود بازده انرژی، بهبود قابلیت اطمینان سیستم قدرت، و اجازه انتخاب دادن به مشتری، می‌باشد. واسط‌های الکترونیک قدرت پیشرفته (PE) به سیستم‌های DE اجازه می‌دهد تا عملکردی بهبود یافته _ به ‌صورت اقدامات بهبود کیفیت توان و ولت-آمپر راکتیو (VAR)، افزایش سازگاری سیستم الکتریکی با کاهش دادن عوامل خطا، و انعطاف در عملکرد با منابع DE مختلف دیگر، همزمان با اینکه هزینه‌های اتصالات را نیز کاهش می‌دهد، ارایه دهند. این مقاله، مسایل مجتمع کردن سیستم را که به سیستم‌های DE مربوط می‌باشد، امتحان کرده و مزایای استفاده از واسط‌های PE برای این کاربردها را نشان می‌دهد.

سیستم‌های انرژی توزیع شده (DE)، که همچنین تولید توزیع شده (DG) نام دارند، سیستم‌های انرژی هستند که در محل مصرف کننده و یا در نزدیکی آن می‌باشند. بطور معمول از 1 kW تا 10 MW وجود داشته، و می‌توانند انرژی برق، و در برخی موارد گرما نیز، تحویل دهند. مزایای بالقوه گوناگونی در سیستم‌های DE، هم برای مصرف کننده و هم تولید کننده برق وجود دارد که امکان انعطاف پذیری بیشتر و امنیت بیشتر انرژی را می‌دهد [1]. برای مشتری، این مزایا عبارتند از: کاهش نوسانات قیمت، قابلیت اطمینان بیشتر، و بهبود کیفیت توان. مزایای بالقوه زیادی برای تولید کننده انرژی وجود دارد، از قبیل آزاد شدن ظرفیت خط، کاهش پرباری در انتقال و توزیع، تاخیر سرمایه گذاری در شبکه و بهبود بهره برداری از دارایی شبکه، و قابلیت سیستم DE در ارایه ی خدمات جانبی، مانند پشتیبانی و پایداری ولتاژ، پشتیبانی ولت-آمپر-راکتیو (VAR)، و ذخایر احتمالی. بسته به مسایل اقتصادی، کاربرد بسیار وسیعی برای سیستم‌های DE وجود دارد: توان جایگزین (پشتیبان) و اورژانسی (اضطراری)، توان بار مبنا، و توان پیک به علاوه ی قابلیت استفاده همزمان برق و گرما (CHP)، در صورتی که مشتری بتواند از گرمای تولید شده توسط سیستم DE استفاده کند. به منظور افزایش کاربرد سیستم‌های DE و کاهش اثرات مخرب، می‌توان از واسط‌های الکترونیک قدرت (PE) برای مجتمع کردن DE با سیستم‌های برق موجود، استفاده کرد. واسط‌های PE دارای قابلیت‌های بی همتایی نسبت به فناوری‌های اتصالی قدیمی‌تر هستند. با کاهش قیمت PE و سیستم کنترلی مربوطه آن، این واسط‌های اتصالی، همراه با مزایای آنها، در همه ی انواع سیستم‌های DE رواج می‌یابند. این مقاله مسایل مجتمع کردن سیستم را مورد آزمون قرار داده و بر روی برتری‌های استفاده از واسط‌های PE (الکترونیک قدرت) برای کاربردهای مختلف DE، بحث می‌کند.