Nghiên cứu thực nghiệm về hệ thống lưu trữ năng lượng bơm-turbine hồi tiếp hiệu suất cao kết nối lưới sử dụng bộ truyền động BLDC điều chỉnh

Microsystem Technologies - Trang 1-13 - 2023
Edapha Rhema Jones Chullai1, Atanu Banerjee1, Pradip Kumar Sadhu2
1Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology, Meghalaya, India
2Department of Electrical Engineering, Indian Institute of Technology (ISM), Dhanbad, India

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày phân tích về hệ thống lưu trữ năng lượng bơm thủy lực kết nối lưới (PHES) hiệu suất cao sử dụng máy DC không chổi than (BLDC) hai chiều. Bố trí đề xuất đơn giản hơn đáng kể do sử dụng hệ thống điều chỉnh điện năng để thực hiện tất cả các sửa đổi cần thiết trước khi kết nối với lưới điện, điều này loại bỏ việc cần thiết phải có các thành phần cơ khí. Điều này cho phép tăng cường độ tin cậy của nhà máy điện trong khi đồng thời giảm chi phí. Một mô hình toàn diện của hệ thống PHES được tạo ra, và một kỹ thuật điều khiển tham chiếu đồng bộ hai tầng cho bộ chuyển đổi phía lưới điện và một bộ điều khiển PI đơn giản cho bộ chuyển đổi phía máy được phát triển. Dữ liệu phần cứng từ một thiết lập thí nghiệm nhỏ gọn được sử dụng để phân tích hiệu quả của hệ thống PHES đề xuất.

Từ khóa

#Hệ thống lưu trữ năng lượng #Bơm thủy lực #Kết nối lưới #Máy DC không chổi than #Điều khiển đồng bộ

Tài liệu tham khảo

Anto J, Desingu K, Semwal RR, Chelliah TR, Khare D (2017) Dynamic performance of pumping mode of 250 MW variable speed hydro-generating unit subjected to power and control circuit faults. IEEE Trans Energy Convers 33(1):430–441. https://doi.org/10.1109/TEC.2017.2739132 Aouzellag D, Ghedamsi K (2020) Study and control of a pumped storage hydropower system dedicated to renewable energy resources. J Eur Des Syst Autom 53(1):95–102 Borkowski D, Węgiel T (2013) Small hydropower plant with integrated turbine-generators working at variable speed. IEEE Trans Energy Convers 28(2):452–459. https://doi.org/10.1109/TEC.2013.2247605 Carrasco JM et al (2006) Power-electronic systems for the grid integration of renewable energy sources: a survey. IEEE Trans Industr Electron 53(4):1002–1016. https://doi.org/10.1109/TIE.2006.878356 Chatzivasileiadi A, Ampatzi E, Knight I (2013) Characteristics of electrical energy storage technologies and their applications in buildings. Renew Sustain Energy Rev 25:814–830. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.05.023 Chen H, Cong TN, Yang W, Tan C, Li Y, Ding Y (2009) Progress in electrical energy storage system: a critical review. Prog Nat Sci 19:291–312. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2008.07.014 Guerrero-Rodríguez NF, Rey-Boué AB, Reyes-Archundia E (2017) Overview and comparative study of two control strategies used in 3-phase grid-connected inverters for renewable systems”. Renew Energy Focus 19–20:75–89. https://doi.org/10.1016/j.ref.2017.05.007 Harris M (2016) Switzerland’s 1000-MW Linthal pumped-storage plant connected to grid. In: Proc. Hydro Rev. Zurich, Switzerland, pp 1–2 Hoffstaedt JP, Truijen DPK, Fahlbeck J, Gans LHA, Qudaih M, Laguna AJ, De Kooning JDM, Stockman K, Nilsson H, Storli P-T, Engel B, Marence M, Bricker JD (2022) Low-head pumped hydro storage: a review of applicable technologies for design, grid integration, control and modelling. Renew Sustain Energy Rev 158:112119. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112119 Javed MS, Ma T, Jurasz J, Amin MY (2020) Solar and wind power generation systems with pumped hydro storage: review and future perspectives. Renew Energy 148:176–192. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.11.157 Kumar R, Singh B (2017) Single stage solar PV fed brushless DC motor driven water pump. IEEE J Emerg Sel Top Power Electron 5(3):1377–1385. https://doi.org/10.1109/JESTPE.2017.2699918 Kusakana K (2019) Optimal electricity cost minimization of a grid-interactive pumped hydro storage using ground water in a dynamic electricity pricing environment. Energy Rep 5:159–169. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.01.004 Kuwabara TS, Furuta A, Kita H, Mitsuhashi E (1996) Design and dynamic response characteristics of 400 MW adjustable speed pumped storage unit for Ohkawachi power station. IEEE Trans Energy Convers 11(2):376–384. https://doi.org/10.1109/60.507649 Luo X, Wang J, Dooner M, Clarke J (2015) Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation. Appl Energy 137:511–536. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.09.081 Ma T, Yang H, Lin Lu, Peng J (2015) Optimal design of an autonomous solar–wind-pumped storage power supply system. Appl Energy 160:728–736. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.11.026 Márquez JL, Molina MG, Pacas JM (2010) Dynamic modeling, simulation and control design of an advanced micro-hydro power plant for distributed generation applications. Int J Hydrogen Energy 35(11):5772–5777. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.02.100 Nannam H, Banerjee A, Babu C (2021) Experimental investigation on the control strategy of split source inverter for grid-connected wind power generation system”. Int J Circuit Theory Appl 49(9):2754–2790. https://doi.org/10.1002/cta.3037 Phankong N, Manmai S, Bhumkittipich K, Nakawiwat P (2013) Modeling of grid-connected with permanent magnet synchronous generator (PMSG) using voltage vector control. Energy Procedia. 34:262–272. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.06.754 Qudaih M, et al. (2020) The contribution of low-head pumped hydro storage to a successful energy transition. In: Proceedings of the Virtual 19th Wind Integration Workshop, Online. Rai GD (2017) Non-conventional energy sources, 6th edn. Khanna Publisher, Delhi, India, pp 596–597 Reza MS et al (2022) Optimal algorithms for energy storage systems in microgrid applications: an analytical evaluation towards future directions. IEEE Access 10:10105–10123. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3144930 Simão M, Ramos H (2020) Hybrid pumped hydro storage energy solutions towards wind and pv integration: improvement on flexibility, reliability and energy costs. Water 12(9):2457. https://doi.org/10.3390/w12092457 Vasudevan KR, Ramachandaramurthy VK, GomathiVenugopal JB, Ekanayake SKT (2021) Variable speed pumped hydro storage: A review of converters, controls and energy management strategies. Renew Sustain Energy Rev 135(2021):110156. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110156 Vasudevan KR, Ramachandaramurthy VK, Venugopal G, Guerrero JM, Ekanayake JB, Tiong SK (2022) Variable-speed PICO hydel energy storage with synchronverter control to emulate virtual inertia in autonomous microgrids. IEEE Syst J 16(1):452–463. https://doi.org/10.1109/JSYST.2021.3053358 Vasudevan KR, Ramachandaramurthy VK, Venugopal G, Ekanayake JB, Tiong SK (2021) Hierarchical frequency control framework for a remote microgrid with pico hydel energy storage and wind turbine. Int J Electr Power Energy Syst 127:106666. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106666 Vigna KR, Gomathi V, Ekanayake JB, Tiong SK (2019) Modelling and simulation of variable speed pico hydel energy storage system for microgrid applications. J Energy Storage 24:100808. https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100808 Yang C-J, Jackson RB (2011) Opportunities and barriers to pumped-hydro energy storage in the United States. Renew Sustain Energy Rev 15:839–844. https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.09.020