Các khái niệm cung cấp điện dự phòng cho các lưới điện áp thấp với các máy phát điện hình thành lưới được nối trực tiếp hoặc kết nối qua biến tần

Springer Science and Business Media LLC - Tập 101 - Trang 291-302 - 2018
Philipp Erlinghagen1, Stefan Erkens1, Armin Schnettler1
1Institute for High Voltage Technology, RWTH Aachen University, Aachen, Germany

Tóm tắt

Do số lượng ngày càng tăng của các nguồn điện phân tán trong lưới phân phối và do số lượng giảm của các nhà máy điện truyền thống trong lưới truyền tải, hệ thống điện châu Âu mất đi quán tính và do đó, các biên độ ổn định giảm trong khi độ phức tạp của hệ thống tăng lên. Do đó, cần phát triển các khái niệm an ninh mới trong trường hợp mất điện hệ thống để duy trì độ tin cậy của hệ thống điện trong tương lai. Công trình này nghiên cứu hai khái niệm dự phòng trong một môi trường thử nghiệm microgrid biến đổi: một khái niệm khởi động đen và một khái niệm duy trì điện áp ("chặn"). Dựa trên phân tích các phương pháp hiện có, hai loại máy phát điện hình thành lưới được phân tích: một máy phát đồng bộ nối trực tiếp mô phỏng nhà máy nhiệt điện và một máy phát kết nối qua biến tần hoạt động như một hệ thống lưu trữ pin. Đây là lần đầu tiên, công trình nghiên cứu này cung cấp một sự so sánh giữa hai khái niệm cho các máy phát điện hình thành lưới. Kết quả cho thấy rằng một máy phát kết nối qua biến tần có những lợi thế rõ rệt so với một khối quay về tốc độ điều khiển, độ vọt tối đa và thời gian ổn định. Để có hệ thống dự phòng kiên cố, các biến tần hình thành lưới cần phải chống chịu ngắn mạch để chịu được dòng khởi động của các máy biến áp. Khái niệm chặn yêu cầu một phương pháp phát hiện đảo lưới mạnh mẽ và một cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc cơ bản trong microgrid.

Từ khóa

#ưu điểm máy phát #hệ thống điện #phát điện phân tán #microgrid #khởi động đen #duy trì điện áp #năng lượng tái tạo #độ tin cậy hệ thống

Tài liệu tham khảo

Tomescu M, Moorkens I, Wetzels W et al (2017) Renewable energy in Europe 2017: recent growth and knock-on effects. Publications Office of the European Union, Luxembourg EEA report, No 3/2017 Djapic P, Ramsay C, Pudjianto D et al (2007) Taking an active approach. IEEE Power Energy Mag 5(4):68–77. https://doi.org/10.1109/MPAE.2007.376582 Boemer JC (2016) On stability of sustainable power systems: network fault response of transmission systems with very high penetration of distributed generation. Dissertation. Delft University of Technology, Delft Altschäffl S, Witzmann R (2015) Effect of reduced rotating inertia on expansion of voltage dips caused by three-phase faults in the German Power Transmission Network. In: 23rd international conference on electricity distribution Negnevitsky M, Rehtanz C, Hager U et al. (2013) Pre-emergency power system security assessment and control using artificial intelligence approaches. In: 2013 Australasian universities power engineering conference (AUPEC). IEEE, pp 1–6 Schiffer J, Zonetti D, Ortega R et al (2016) A survey on modeling of microgrids—From fundamental physics to phasors and voltage sources. Automatica 74:135–150. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.07.036 Schiffer J (2015) Stability and power sharing in microgrids. Technische Universität, Berlin Ribeiro KdC, Aartse W (2013) Design, installation and testing of reliable low voltage emergency diesel generator systems. In: PCIC Europe (PCIC EUROPE), 2013: conference record; 28–30 May 2013, Istanbul. IEEE, Piscataway, NJ Kadar P, Karacsi M (2015) Emergency heat and power supply with mCHP device in global blackout. In: 2015 IEEE 10th Jubilee international symposium on applied computational intelligence and informatics. IEEE, pp 221–225 Zhang D (2016) Operation of microgrid at constant frequency with a standby backup grid-forming generator. In: 2016 IEEE international conference on power system technology (POWERCON). IEEE, pp 1–6 Jacob AS, Banerjee R, Ghosh PC (2016) Modelling and simulation of a PV battery grid backup system for various climatic zones of India. In: 2016 IEEE 43rd photovoltaic specialists conference (PVSC). IEEE, pp 1807–1812 Mahat P, Chen Z, Bak-Jensen B (2011) Review on islanding operation of distribution system with distributed generation. In: 2011 IEEE power and energy society general meeting. IEEE, pp 1–8 Thale S, Agarwal V (2011) A smart control strategy for the black start of a microgrid based on PV and other auxiliary sources under islanded condition. In: 2011 37th IEEE photovoltaic specialists conference. IEEE, pp 2454–2459 Dong D, Wang P, Qin W et al. (2014) Investigation of a microgrid with vanadium redox flow battery storages as a black start source for power system restoration. In: 9th IEEE conference on industrial electronics and applications. IEEE, pp 140–145 Dutta S, Ramachandaran V, Bhattacharya S (2014) Black start operation for the solid state transformer created micro-grid under islanding with storage. In: ieee energy conversion congress and exposition (ECCE). IEEE, pp 3934–3941 Fu Q, Nasiri A, Bhavaraju V et al (2014) Transition management of microgrids with high penetration of renewable energy. IEEE Trans Smart Grid 5(2):539–549. https://doi.org/10.1109/TSG.2013.2286952 de Brabandere K (2006) Voltage and Frequency droop control in low voltage grids by distributed generators with inverter front-end. Dissertation. Katholieke Universiteit Leuven, Leuven IEEE-SA Standards Board (2011) IEEE guide for design, operation, and integration of distributed resource island systems with electric power systems. Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York Erlinghagen P, Knaak M, Wippenbeck T et al (2017) Development of a modular CHP test stand for the analysis of the dynamic behaviour of small synchronous generators. In: 24th international conference and exhibition on electricity distribution IEEE Power & Energy Society (2013) dynamic models for turbine-governors in power system studies, PES-TR1 Berndt H, Hermann M, Kreye HD et al (2007) TransmissionCode 2007: Netz- und Systemregeln der deutschen. Übertragungsnetzbetreiber, Berlin BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (2008) Technische Richtlinie: Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz. Richtlinie für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz Goergens P, Poppen M, Potratz F et al (2013) Laborvalidierung eines Smart Operator zur optimalen Betriebsführung von Niederspannungsnetzen. In: Energietechnische Gesellschaft im VDE (ed) Internationaler ETG-Kongress 2013: Energieversorgung auf dem Weg nach 2050 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (2011) Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz - Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsgnetz. VDE-AR-N 4105 29.160.40(4105) Verband VDE, der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (2017) Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz - Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsgnetz. VDE-AR-N 4105 Pashajavid E, Shahnia F, Ghosh A (2015) Development of a self-healing strategy to enhance the overloading resilience of islanded microgrids. IEEE Trans Smart Grid. https://doi.org/10.1109/TSG.2015.2477601 Collin AJ (2013) Advanced load modelling for power system studies. Dissertation. University of Edinburgh, Edinburgh